2007 Fiscal Year Annual Research Report
ナノスケールサイズ極限の金属超薄膜の常伝導および超伝導状態での量子伝導
Project/Area Number |
06J11464
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
宮田 伸弘 The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 表面物理学 / 金属超薄膜 / 量子井戸状態 / ラシュバ効果 / 磁気振動効果 |
Research Abstract |
1.Pb超薄膜中の電子明送の機構を電気伝度の直接測および系のバンド構造から考察した。金属の超薄膜の電気伝導どは膜厚の関数として振動することが理論的に予言されており、Pbはその振動の観測のために最も有力視されている元素の1つである。その振動の機構は、膜厚がある原子層nからn+1になったときに超薄膜中の量子井戸状態が1つ増えることによって量子井戸状態の準位間散乱確率が増えることによって生じる。私は電気伝導度測定から、直接その振動を観測することに成功していたが、実験的および理論的なバンド構造の観点からその振動機構を考察した。まず、角度分解光電子分光による測定から実験的にバンド構造を決定した。それを第一原理計算によって計算されたバンド構造と比較すると、実験結果は計算結果をよく再現することを確かめた。実験において現れる電気伝導度の振動周期は2原子層である。したがって理論的に予言される機構によって電気伝導の振動が起きるためには、バンド構造において2原子層周期でフェルミ準位下に降りてくる量子井戸バンドが観測されることが予想される。しかしながら、計算はそれをサポートせず1原子層おきに1つバンドが下りてくる結果を出した。その一方で、電気伝導度の膜厚依存性をボルツマン方程式で求めると、振動現象を再現する。これはバンドによって準位間散乱確率への寄与がちがうと考えられる。 2.スピン分裂した表面状態のシュブニコフ・ド・ハース振動を測定する装置;超高真空・極低温・強磁場環境下で動作するマルチプローブシステムの開発を行っている。まず超高真空中で測定室において液体ヘリウム冷却および最低温度での磁場印加を確認した。また、以上の環境中でプローブピエゾが問題なく動くことを確認した。一方、試料作成のための準備室を設計し立ち上げた。試料作成および測定室への搬送が滞りなくできるようになった。
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Research Products
(3 results)