量子ホール効果と局在:電気伝導における量子効果

1987 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 学習院大学, 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, 助教授 (80013514)
• キーワード: 2次元電子 / 量子ポル効果 / 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ド付試料を用い, 光照射どゲート電圧の両者の併用により電子濃度と表面垂直電場とを独立に制御して, V=2/3状態の活性化エネルギーを測定し, 活性化エネルギーは表面垂直電場にも依存することが判った. (2)温度0.5Kで, 23Tまでの磁場(東北大金研)で, 〓xxと〓xyの磁場依存性を測定し, V=1/5に対応する構造を観測したが, V=1/7に対する磁場では特別な構造を観測できなかった. (3)SiMOS界面2次元系の量子化ホール抵抗の精密測定を相対精度.0.04ppmで行うことが出来た.
2.弱磁場下の磁気抵抗の測定:(1)InAs/SiO弱_2界面2次元系で, 弱磁場磁気抵抗に高エネルギー・サブバンドの影響が現れることを観測した. スピン軌道相互作用に起因する異常磁気抵抗の中で, 界面平行磁場効果は既存の理論で説明できた. (2)SiMOS界面2次元系の〓弾性散乱時間の電子濃度依存性を高エネルギー・サブバンド端の局在状態の影響で説明した.
3.高純度半導体ヘテロ接合試料の作成:(1)分数量子ホール効果の測定に使用する高移動度・低電子濃度GaAs/AlgaAsヘテロ接合を作製した. (2)変調ドープAlAs/GaAs量子井戸2次元系で, 電子移動度に対する界面凹凸の影響を実験ならびに理論的に研究した.
4.理論的研究:(1)強磁場下2次元系の局在効果に対する不均一ポテンシヤルの効果をサウレス数法と有限サイズスケーリング法で研究した. (2)アンダーソン局在に対する強磁場と強いスピン軌道相互作用の効果を, 正方格子の数値計算で研究した. (3)量子井戸励起子のスペクトルに対する磁場効果と電場効果を研究した. (4)アンダーソン局在におけるスピン軌道相互作用をスピン緩和時間の繰り込みを取り入れて研究し, 2次元系でも金属・非金属移転が存在することを示した.

研究成果

• [文献書誌] J. Wakabayashi: Surface Science. 196. 236-241 (1986)
• [文献書誌] S. Kawaji: Surface Science. 196. 316-322 (1988)
• [文献書誌] H. Akera: Surface Science. 196. 694-699 (1988)
• [文献書誌] S. Kawaji: Proceedings of the Tenth International Conference on Atomic Physics (ICAP-X) (North-Holland). 415-438 (1987)
• [文献書誌] J. Wakabayashi: Springer Series in Solid State Sciences. 71. 156-164 (1987)
• [文献書誌] A. Kawabata: Journal of Physical Society of Japan. 57. (1988)
• [文献書誌] Y. Kawaguchi: Journal of Physical Society of Japan. 56. 1293-1296 (1987)
• [文献書誌] J. Wakabayashi: Journal of Physical Society of Japan. 56. 3005-3008 (1987)
• [文献書誌] J. Kinoshita: IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement. IM-36. 230-233 (1987)
• [文献書誌] G.E.W. Bauer: Physical Review Letters. 59. 601-601 (1987)
• [文献書誌] T. Ando: Japanese Jounal of Applied Physics. 26-3. 1920-1925 (1987)
• [文献書誌] T. Ando: Surface Science. 196. 120-126 (1988)
• [文献書誌] M. Tsuchiya: Applied Physics Letters. 50. 1503-1505 (1987)
• [文献書誌] T. Matsusue: Applied Physics Letters. 50. 1429-1431 (1987)
• [文献書誌] H. Ichinose: Journal of Electron Microscopy. 36. 82-89 (1987)
• [文献書誌] H. Uchiki: Journal of Applied Physics. 62. 1010-101 (1987)
• [文献書誌] H. Sakaki: Japanese Journal of Applied Physics. 26. 1104-1106 (1987)
• [文献書誌] Y. Arakawa: Applied Physics Letters. 51. 1295-1297 (1987)
• [文献書誌] H. Sakaki: Applied Physics Letters. 51. 1934-1936 (1987)
• [文献書誌] M. Tsuchiya: Physical Review Letters. 59. 2356-2359 (1987)
• [文献書誌] H.Sakaki: Electronics Letters. 24. 1-2 (1988)
• [文献書誌] K. Hirakawa: Journal of Applied Physics. 63. 803-808 (1988)
• [文献書誌] H. Sakaki: IEEE Electron Device Letters. 9. 133-135 (1988)