酸化亜鉛系強相関２次元電子系の輸送特性評価と新奇量子相探索に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東北大学 (2013); 東京大学 (2011-2012)
• 研究代表者: 塚崎 敦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 界面 / 量子輸送現象

研究概要

本研究では、酸化物薄膜界面で唯一、量子ホール効果の観測可能な超高移動度2次元電子系を形成できる酸化亜鉛系ヘテロ構造を用いて、電子相関の発現する2次元電子量子輸送特性を評価した。試料は分子線エピタキシー法によって作製し、電子移動度を80万cm2V-1s-1近くまで上昇させることに成功した。また、輸送特性評価に加えて、サイクロトロン共鳴を行い、電子相関の寄与を明らかにした。低濃度領域での金属的伝導現象をさらに誘起するために、試料表面の接触しない電界効果素子の作製に成功し、実際に低濃度領域の評価可能範囲を拡張できた。

研究成果

• [雑誌論文] ZnOヘテロ構造を用いた光・電子素子応用への展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚﨑敦、小塚裕介、川﨑雅司
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌3月号 巻: 97 ページ: 227-232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface and interface engineering of ZnO based heterostructures fabricated by pulsed-laser deposition (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki, A. Ohtomo, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: 47, 034003 ページ: 1-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Challenges and opportunities of ZnO-related single crystalline heterostructures (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Applied Physical Review 巻: 1, 011303 ページ: 1-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rashba spin-orbit interactions in a Mg_xZn_<1-x>O/ZnO two-dimensional electron gas studied by electrically-detected electron spin resonance (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, S. Teraoka, J. Falson, A. Oiwa, A. Tsukazaki, S. Tarucha, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 87, 205411 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-photoluminescence of charged excitons from Mg_xZn_<1-x>O/ZnO heterojunctons (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Makino, Y. Segawa, A. Tsukazaki, R. Shen, S. Takeyama, H. Yuji, Y. Nishimoto, S. Akasaka, D. Takamizu, K. Nakahara, T. Tanabe, A. Kamisawa, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 87, 085312 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-dependent magnetotransport around v=1/2 in ZnO heterostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Maryenko, J. Falson, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Onoda, H. Aoki, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108, 186803 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation enhanced effective mass of two-dimensional electrons in Mg_xZn_<1-x>O/ZnO heterostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, Y. Oshima, J. Falson, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109, 246401 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-valley quantum Hall ferromagnet in a dilute Mg_xZn_<1-x>O/ZnO strongly correlated two-dimensional electron system (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, A. Tsukazaki, D. Maryenko, J. Falson, C. Bell, M. Kim, Y. Hikita, H. Y. Hwang, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85, 075302 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulating phase of a two-dimensional electron gas in Mg_xZn_<1-x>O/ZnO heterostructures below v=1/3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozuka, A. Tsukazaki, D. Maryenko, J. Falson, S. Akasaka, K. Nakahara, S. Nakamura, S. Awaji, K. Ueno, M. Kawasaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84, 033304 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [学会発表] High mobility 2D transport in well-regulated ZnO based wurtzite heterostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: MRS Fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] 酸化物薄膜研究の自由度について (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 酸化物研究の新機軸に向けた学術討論会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2013-11-08
• [学会発表] MgZnO/ZnO界面2次元電子系の量子ホール物理 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: 極限強磁場科学
  • 発表場所: 千葉県柏市
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] Polar discontinuity effect in wurtzite ZnO based heterostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: JSAP-MRS symposia
  • 発表場所: 京都府京田辺市
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] Interface engineering for high mobility 2DEG on polar-oxide semiconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: The 40^<th> international symposium on compound semiconductors
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] 高品質ZnO薄膜の作製と酸化物エレクトロニクスへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 第6回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京都文京区
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 酸化物界面における量子ホール効果研究の現状と将来展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 強磁場コラボラトーが拓く次世代の強磁場サイエンスの展望
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] 酸化物半導体ZnOの魅力 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 第5回物質科学セミナーin柏
  • 発表場所: 千葉県柏市
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] 酸化物ヘテロ界面における2DEG生成と量子ホール効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 東邦大学物理学科コロキウム
  • 発表場所: 千葉県船橋市
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] ZnO系ヘテロ構造における電界効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 電界効果ワークショップ
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] MgZnO/ZnO界面における高移動度2次元電子ガスの電界制御と量子輸送現象 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦,小塚裕介,ジョセフファルソン,デニスマリエンコ,川崎雅司
  • 学会等名: 結晶成長の科学と技術第161委員会第75回研究会,ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会第78回研究会
  • 発表場所: 東京都千代田区
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] Quantum Hall effect in MgZnO/ZnO heterostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: 4^<th> International Workshop on Emergent Phenomena in Quantum Hall Systems (EPQHS)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] Fractional quantum Hall effect at the MgZnO/ZnO heterointerfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tsukazaki
  • 学会等名: 38^<th> International symposium on Compound Semiconductors (ISCS)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2011-05-25