量子ホール効果と局在:電気伝導における量子効果

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 60060003
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 川路 紳治 学習院大, 理学部, 教授 (00080440)
• 研究分担者: 岡田 三男 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (60013158) ; 安藤 恒也 東京大学, 物性研究所, 助教授 (90011725) ; 川畑 有郷 学習院大学, 理学部, 教授 (80013514)
• キーワード: 2次元電子 / 量子ホール効果 / 分数量子ホール効果 / アンダーソン局在

研究概要

1.分数ならびに整数量子ホール効果と局在の測定:(1)GaAs/AlGaAsヘテロ接合のバックゲート付き試料を用いて活性化エネルギーを磁場と移動度の関数として測定し、V=2/3状態においても温度依存性は二つの活性化型伝導の和で表されることが判った。(2)GaAs/AlGaAsヘテロ界面2次元系の低電子濃度試料を用い、V=1/5に対応する構造を、【P_(xy)】で初めて観測できた。この結果、V=1/5までは基底状態はウィグナー結晶ではなく、量子液体であることが判った。(3)SiMOS界面の(O↑+)ランダウ準位下端の【δ_(xx)】と【δ_(xy)】を異なる磁場と温度で測定した結果を、定ゲート電圧で【δ_(xy)】-【δ_(xx)】空間にプロットした。このプロットは低温極限で1本の曲線上にあることが判った。これは安藤の計算機実験の結果を支持する。(4)SiMOS界面で量子ホール効果状態の【δ_(χχ)】の周波数依存性を10MHzまで測定できた。周波数の増加と共に【δ_(χχ)】の増加が観測された。(5)量子化ホール抵抗の測定で、温度の低下と電流の減少に伴ってホール・プラトーの消失が発見された。
2.弱磁場下の磁気抵抗の測定:(1)InAs/【SiO_2】界面2次元系で、スピン・軌道相互作用による異常正磁気抵抗が発見された。(2)SiMOs界面の負磁気抵抗を電子濃度を広範囲に変え、基板バイアスを変えて測定し、非弾性散乱時間と谷間散乱時間を求めた。2次元励起サブバンドの影響が観測された。
3.高純度半導体ヘテロ接合試料の作製:試料高純度化装置を用い、高純度ヘテロ接合試料を作製し、分数量子ホール効果の測定に使用され、また、電子移動度の研究がなされた。変形ポテンシャル定数が決定された。
4.理論的研究:(1)量子ホール効果におけるワインディング数と(【δ_(xx)】,【δ_(xy)】)流れ図の、試料サイズと乱雑ポテンシャルに依存する関係が研究された。(2)量子井戸の電子状態に関し、エネルギー構造,エキシトン,ルミネッセンスに対する不純物効果等が研究された。

研究成果

• [文献書誌] K.Yoshihiro: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. IM-35. 268-271 (1986)
• [文献書誌] J.Wakabayashi: 18ch International Conference on Physics of Semiconductors,Stockholm,1986,ed.Olof Engstrom(World Scientific,Singapore). 425-428 (1987)
• [文献書誌] S.Kawaji: Journal of Physical Society of Japan. 56. 21-24 (1987)
• [文献書誌] Y.Kawaguchi: Journal of Physical Society of Japan. 56. (1987)
• [文献書誌] J.Kinoshita: Proc.2nd International Symposium on Foundation of Quantum Mechanics,Tokyo,1986 ed.M.Namiki(Physical Society of Japan). (1987)
• [文献書誌] J.Wakabayashi: Springer Series of Solid State Sciences,ed.G.Landwehr(Springer-Verlag). 71. (1987)
• [文献書誌] S.Kawaji: Proc.Tenth International Conference on Atomic Physics,Tokyo,1986,ed.H.Narumi(North-Holland,Amsterdam). (1987)
• [文献書誌] K.Hirakawa: Phyiscal Review B. 33. 8291-8303 (1986)
• [文献書誌] M.Tanaka: Surface Science. 174. 65-70 (1986)
• [文献書誌] K.Hirakawa: Applied Physics Letters. 49. 889-891 (1986)
• [文献書誌] K.Hirakawa: 18th International Conference on Physics of Semiconductors,Stockholm,1986,ed.Ofl Engstrom(World Scientific,Singapore). 461-464 (1987)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: Physical Review B. 34. 1300-1303 (1986)
• [文献書誌] S.Kawaji: Surface Science. 170. 682-700 (1986)
• [文献書誌] J.Wakabayashi: Surface Science. 170. 136-140 (1986)
• [文献書誌] K.Yoshihiro: Surface Science. 170. 193-201 (1986)
• [文献書誌] J.Wakabayashi: Journal of Physical Society of Japan. 55. 1319-1326 (1986)
• [文献書誌] K.Yoshihiro: Physical Review B. 33. 6874-6896 (1986)
• [文献書誌] J.Kinoshita: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurment. IM-35. 264-267 (1986)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: Journal of Phyiscs C,Solid State Physics. 19. 1537-1551 (1986)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: Journal of Physics C,Solid State Physics. 19. 1553-1566 (1986)
• [文献書誌] T.Ando: Journal Physical Society of Japan. 55. 3199-3209 (1986)
• [文献書誌] T.Ando: 18th International Conference on Physics of Semiconductors,Stockholm,1986,ed.Olf Engstrom(World Scientific,Singapore). 429-432 (1987)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: 18th International Conference on Physics of Semiconductors,Stockholm,1986,ed.Olf Engstrom(World Scientific,Singapore).
• [文献書誌] T.Ando: Springer Series of Solid State Sciences,ed.G.Landwehr(Springer-Verlag). 71. (1987)
• [文献書誌] H.Aoki: Springer Series of Solid State Sciences,ed.G.Landwehr(Springer-Verlag). 71. (1987)