２層量子ホール系における動的コステリッツ－サウレス転移の研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24540331
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 福田 昭 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (70360633)
• 研究分担者: 寺澤 大樹 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (90589839)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 量子ホール効果 / ２層系 / K-T転移 / 擬スピン / 半量子渦対 / グラフェン / 核スピン拡散

研究実績の概要

２層系ν＝１量子ホール状態は、巨視的なコヒーレンスを持つ擬スピンのX-Y モデルで記述され、半量子渦対の結合－乖離で引き起こされる２次元超流動転移であるKosterlitz-Thouless(K-T)転移が予想されている。本研究では、２層系ν＝1 量子ホール状態におけるK-T 転移のダイナミクスや発現機構を、電気伝導測定やマイクロ波を用いて解明することである。
本年度は、マイクロ波を用いてK-T転移のダイナミクスを解明するのに必要な核スピンダイナミクスを研究するための基礎技術として、抵抗検出型核磁気共鳴（NMR）を用い、層間核スピン拡散の実験を行い、解析を行った。また、核スピンダイナミクスを解明するのに必要な動的核スピン偏極（DNP）の基本的な特性を明らかにするために、DNP後の新奇な量子状態の測定やDNP電流の周波数依存性などを測定した。
また、高移動度GaAs半導体にかわる新たな２次元電子系として、グラフェンが注目されているが、K-T 転移のダイナミクスをグラフェンの２層系試料で解明すべく、グラフェン試料の準備を行い、局在効果や分子吸着効果の測定などを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of the Inert Gas Adsorption on the Bilayer Graphene to the Localized Electron Magnetotransport (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, D. Terasawa, Y. Ohno and K. Matsumoto
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 568 ページ: 052009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/5/052009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-frequency ESR measurements and ESR/NMR double resonance experiments of lightly phosphorous-doped silicon (2014)
  • 著者名/発表者名: Y Fujii, S Mitsudo, K Morimoto, T Mizusaki, M Gwak, SG Lee, A Fukuda, A Matsubara, T Ueno and S Lee
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 568 ページ: 042005
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/4/042005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] グラフェンにおける抵抗振動と弱局在効果との関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺澤大樹，福田昭，藤元章，大野恭秀，松本和彦
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] チタンクリーニングされたグラフェンにおける弱局在効果のゲート電圧依存性と温度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤元章，Corey Joiner，Yuxuan Jiang，寺澤大樹，福田昭，Zhigang Jiang，Eric Vogel
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 希薄ドープSi:Pの超低温・高周波ESR (2015)
  • 著者名/発表者名: 森本和也，藤井裕，光藤誠太郎，水崎隆雄，菊池彦光，福田昭，松原明，上野智弘，山森英智，SangGap Lee，Minchan Gwak，Soonchil Lee，Sergey Vasiliev
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Low Frequency Dynamics of the Chiral Edge Domains in the Fractional Quantum Hall State (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, S. Tsuda, D. Terasawa, A. Sawada
  • 学会等名: International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-20
• [学会発表] High-Frequency ESR Measurements of Shallow Doped Si:P at Low Temperatures and Their Extension to Lower Temperatures for High μBB/kBT (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Morimoto, Y. Fujii, S. Mitsudo, T. Mizusaki, H. Kikuchi, A. Fukuda, A. Matsubara, T. Ueno, M. Gwak, S.G. Lee, S. Lee, T. Saito and S. Vasiliev
  • 学会等名: APES2014, IES and SEST2014 (APES-IES-SEST2014)
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-16
• [学会発表] チタンクリーニングされたグラフェンの弱局在効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤元章，Corey Joiner，Yuxuan Jiang，寺澤大樹，Tania Roy，Zohreh Razavi Hesabi，福田昭，Zhigang Jiang，Eric Vogel
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Resistance maxima and deviations from the quantized Hall value induced by dynamic nuclear polarization around ν=2/3 (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Terasawa, S. Tsuda, S. Mitani, Minh Hai N., A. Fukuda and A. Sawada
  • 学会等名: 32nd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2014)
  • 発表場所: Austin（アメリカ）
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] Low Temperature Anomalies of Resistance in Titanium-Cleaned Single Layer Graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fujimoto，C. A. Joiner, Y. Jiang, T. Roy, Z. R. Hesabi, D. Terasawa, A. Fukuda, Z. Jiang, E. M. Vogel
  • 学会等名: 32nd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2014)
  • 発表場所: Austin（アメリカ）
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] Effect of the Inert Gas Adsorption on the Bilayer Graphene to the Localized Electron Magnetotransport (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, D. Terasawa, Y. Ohno and K. Matsumoto
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [学会発表] Direct Current Nuclear Spin Polarization in the Fractional Quantum Hall Effect (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, S. Tsuda, D. Terasawa and A. Sawada
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [学会発表] High-Frequency ESR Measurements and ESR/NMR Double Resonance Experiments of Lightly Phosporous-doped Silicon (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujii, S. Mitsudo, K. Morimoto, T. Mizusaki, M. Gwak, S.G. Lee, A. Fukuda, A. Matsubara, T. Ueno and S. Lee
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [学会発表] Incompressible Motion and Enhanced Dsissipation in a Classical Two-dimensional Electron System (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Arai, S. Yamanaka, A. Sawada, A. Fukuda and H. Yayama
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [備考] 兵庫医科大学｜物理学
  • URL: http://www.hyo-med.ac.jp/faculty/course/physics.html
• [備考] 公募研究メンバー｜メンバー｜対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
  • URL: http://www.topological-qp.jp/member/spmember.html