縮退半導体メゾスコピック系の量子伝導ゆらぎの研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460031
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 邑瀬 和生 大阪大学, 理学部, 教授 (50028164)
• 研究分担者: 石田 修一 東京理科大学, 山口短期大学, 教授 (70127182) ; 蒲生 健次 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029445) ; 鷹岡 貞夫 大阪大学, 理学部, 助教授 (50135654)
• キーワード: メゾスコピック / バリステック伝導 / 極微細線 / 非局所的伝導率 / ジュブニコフ・ド・ハ-ス効果 / GaAs@AlGaAsヘテロ構造 / アンダ-ソン局在

研究概要

前年度に引き続き、極低温(0.4〜4.2K)、強磁場(0〜8.5T)下でのメゾスコピック系の量子伝導の研究を行った。その結果、以下に述べる研究成果を得た。
(1)試料のサイズが電子の平均自由行程と同程度になる、バリステック伝導領域におけるGaAs/GaAlAsヘテロ構造の極微細線を製作し、曲った電流、電圧の4端子でのゼロ磁場における負抵抗、逆に低磁場でのオ-バ-シュ-ト効果による磁気抵抗の増加を観測した。
(2)上記のゼロ磁場における負抵抗の大きさを電流端子と電圧端子を分離した、非局所的ジオメトリ-で測定し、負抵抗の大きさがその端子間の距離を増加するにつれて、指数関数的に減少していて、その減衰定数がほぼ電子の平均自由行程と同じになることを見出した。
(3)同じくバリステックな量子細線で、非局所的なジオメトリ-における、シュブニコフ・ド・ハ-ス振動を強磁場で観測し、その振動の振幅の電流、電圧端子間の距離による減衰定数が、電子の平均自由行程より長いが、その磁場依存性が磁場を強くしていくほど短かくなることを見出した。
(4)ビスマスの極微細線における、抵抗の磁場によるゆらぎを研究し、電極間隔が電子の非弾性散乱長より短かくなると、伝導率のゆらぎが距離の逆2乗で発散すること見出した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Takagaki,K.Gamo,S.Namba,S.Takaoka,K.Murase,S.Ishida,K.Ishibashi,and Y.Aoyogai: "Nonlocal Voltage Fluctuations in a Quasi Ballistic Electron Waveguide" Solid State Communications. 69. 811-815 (1989)
• [文献書誌] Y.Takagaki,F.Wakaya,Y.Kusumi,S.Takaoka,Y.Yuba,K.Gamo,K.Murase,and S.Namba: "Fabrication of Narrow Channels in GaAs-AlGaAs Heterostructures and the Lateral Quantization Effect" MicroElectronic Engineering. 9. 353-356 (1989)
• [文献書誌] Y.Takagaki,K.Gamo,S.Namba,S.Takaoka,K.Murase,and S.Ishida: "Overshoot of Magnetoresistance at GaAs-AlGaAs Narrow Wire Junctions" Solid Sate Communications. 71. 809-812 (1989)
• [文献書誌] Y.Takagaki,F.Wakaya,S.Takaoka,K.Gamo,K.Murase,and S.Namba: "Fabrication of Ballistic Quantum Wires and the Transport Properties" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 390-394 (1989)
• [文献書誌] Y.Takagaki,K.Gamo,S.Namba,S.Ishida,S.Takaoka,and K.Murase: "Width Dependence of Magnetoresistance in GaAs-AlGaAs Wires Fabricated by Mesa Etching" Journal of Applied Physics. 67. 340-343 (1990)
• [文献書誌] Y.Liu,R.S.Zheng,S.Takaoka,K.Murase,K.Gamo and S.Namba: "Voltage Fluctuation in Mesoscopic Stuctures of Bismuth" Solid State Communications. 73. 67-670 (1990)