量子ホール効果と局在:電気伝導における量子効果

1988 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, 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 / アンダーソン局在徴細構造定数

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/A1GaAsへテロ接合試料を用い、東北大・金研の27Tまでの強磁場と20mkまでの極低温施設を使用し、ランダウ準位の充填率νが1/5以下の低電子濃度領域における対角抵抗とホール抵抗の磁場依存性を測定した。ν=1/7に対応する磁場で、ホール抵抗の磁場依存にν=1/3、1/5で認められるものと同様の構造が観測された。この結果はν=1/7における基底状態がウイグナー結晶でなく、量子液体であることを示す。(2)シリコンMOS反転層で、15Tと14Tの磁場で1.5kから350mkまでの温度で、ランダウ準位指数でN=0と1と準位について対角伝導率σxxとホール伝導率σxxを測定した。σxxとσxuとの相関をN=0の二つのランダウ準位とN=1の四つのランダウ準位について調べた。N=0の準位では、1k以下の温度では、(σxx、σxu)座標は同一曲線上に分布した。dσxu/dNsの温度変化を解析し、移動度端の温度依存の指数が、N=0準位では1/4、N=1準位では1/6から1/8の間にある結果を得た。
2.量子化ホール抵抗の高精度:15Tの磁場と0.5kの温度で、シリコンMOS試料のR_H(4)=n/4e^2を測定し、CSIRO、NMLの1Ω(SI)抵抗器にもとづいて値をつけた。h/e^2の値は、電子の異常磁気率の測定値から量子電気力学で求めた値より、約0.3ppm大きい。
3.理論的研究:(1)スピン・軌道相互作用の強い2次元素におけるスピン半転散乱の局在効果による補正の高次項の繰り込み可能性を検討した。(2)バリスティック電子輸送を研究を、狭いチャンネルのコンダクタンスが量子化される現象を説明をした。(3)量子細線のホール効果で、量子ホール効果のe^2/hの整数倍からのずれ、弱磁場ホール効果の消失などはサブバンド間電流分布に敏感なことを示した。

研究成果

• [文献書誌] J.Wakabayashi: Surface Sci.196. 236-241 (1988)
• [文献書誌] S.Kawaji: Surface Sci.196. 316-322 (1988)
• [文献書誌] J.Wakabayashi: J.Phys.Soc.Jpn.57. 3678-3681 (1988)
• [文献書誌] S.Kawaji: IEEE Trans.Instrum.Meas.38. (1989)
• [文献書誌] A.Kawabata: J.Phys.Soc.Jpn.57. 1717-1723 (1988)
• [文献書誌] A.Kawabata: J.Phys.Soc.Jpn.58. 372-375 (1989)
• [文献書誌] H.Akera: Surface.Sci.196. 694-699 (1988)
• [文献書誌] T.Ando: Surface Sci.196. 120-126 (1988)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: Phys.Rev.B. 37. 3130-3133 (1988)
• [文献書誌] G.E.W.Bauer: Phys.Rev.B. 38. 6015-6030 (1988)
• [文献書誌] T.Tsuchiya: Phys.Rev.B. 39. (1989)
• [文献書誌] H.Akera: Phys.Rev.B.
• [文献書誌] H.Akera: Phys.Rev.B. 39. (1989)
• [文献書誌] S.Katayama: Solid State Commun.
• [文献書誌] T.Noda: J.Crystal Growth. 95. 60-63 (1989)
• [文献書誌] M.Yamane: J.Phys.Soc.Jpn.
• [文献書誌] J.Wakabayashi: J.Phys.Soc.Jpn.