| 研究課題/領域番号 |
26400311
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 量子ホール効果 / 高周波伝導率 / 熱起電力 / ２次元電子系 / 電子固体相 / エピタクシャルグラフェン |
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| 研究実績の概要 |
磁場中で温度勾配を導入した２次元電子系にて発生するネルンスト電圧（熱起電力の非対角成分）の量子振動振幅は、ホールバーの高温側から低温側に向かうにつれ減少する、という観測結果をこれまでに得ていた。磁場中で、電極コンタクトへ、および格子への熱流失を考慮して有限要素法を用いて計算した電子温度分布により、このネルンスト電圧の空間分布を説明することに成功した。磁場中では電極への熱流失が特に重要な役割を果たすことがわかった。
高周波伝導率測定用に新規にスペクトラムアナライザーを導入し、信号発生器と組み合わせてマイクロ波をエネルギー分解で測定できる測定系を構築した。GaAs/AlGaAs系半導体２次元電子系基板表面上に微細加工によりコプレーナ型導波路を配置した試料を用い、コプレーナ型導波路を透過するマイクロ波の透過率をこの測定系を用いて測定することにより、２次元電子系の高周波伝導率を、希釈冷凍機温度、量子化磁場下で高い感度で観測できることを確認した。量子ホール領域で以前に発見していたマイクロ波吸収ピークの起源解明につながる、スペクトルの詳細な磁場・周波数依存性の測定を高速で行えるよう、測定系、測定プログラムを整備し、試験的な測定を行った。
名古屋大学未来材料研究所より供給された、単層・２層領域が混在するSiC上エピタクシャルグラフェンの低温での磁気抵抗測定を行った。対角抵抗は高磁場側で飽和する正磁気抵抗を示し、ホール抵抗は、サブリニアな線形を持つことを観測し、それらが、半古典的な２キャリアモデルで定量的に高精度で説明可能であることを明らかにした。また、その解析から導出された２種の領域の面積比は、原子間力顕微鏡による直接観察で得られた面積比と一致することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、主力の測定装置である希釈冷凍機の、ガスハンドリグの制御部に故障が発生し、数ヶ月にわたり測定ができない期間が生じてしまった。測定に当初の予定より遅れが生じてしまったが、その間、新たな測定系の構築、あるいは4.2 Kまでの比較的高い温度での予備的な測定を行う等のことで、全体としては研究が進むよう努めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに整備してきた測定系を用い、変調を加えた２次元電子系の高周波伝導率の周波数・磁場依存性、熱起電力の測定を詳細に行うことにより、量子ホール状態でのマイクロ波吸収ピークの起源を明らかにするとともに、高次のランダウ準位で形成されることが期待される電子固体相の存在を示す、共鳴現象の観測を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験遂行に必要な寒剤（液体窒素、液体ヘリウム）や消耗品購入用に準備していた金額が、装置故障による実験停止期間が生じてしまったため、使用できなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の寒剤、消耗品購入に充当する。
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