半導体超格子における縦磁気フォノン共鳴に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650344
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森 伸也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70239614)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森藤 正人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00230144)
• Keywords: 半導体超格子 / 磁気フォノン共鳴 / 電子フォノン相互作用 / ミニバンド伝導 / ワニエシュタルク局在 / 非平衡グリーン関数法 / モンテカルロ・シミュレーション / 磁気輸送特性

Research Abstract

本年度は,非平衡グリーン関数法を用いて,電子フォノン相互作用が半導体超格子の電気伝導に与える影響について検討した.
半導体超格子における縦磁気フォノン共鳴に関して,横磁気フォノン共鳴の共鳴条件と同じ磁界で磁気抵抗が極大をとり,非常に大きな振動を示すという測定結果が報告されている.一方,バルク物質においても縦磁気フォノン共鳴が観測されているが,その位相は,一般的に,横磁気フォノン共鳴とは異なっており,振動成分の振幅も弱いことが知られている.縦磁気配置では,印加電界を増加させるにしたがい,半導体超格子中の電子状態が,空間的に広がっているミニバンド状態から,空間的に局在したワニエシュタルク状態へと連続的に変化する.昨年度まで用いていたモンテカルロ法では,この連続的な変化を取り込むことが不可能であった.そこで,本年度は,非平衡グリーン関数法を用いて,電子フォノン相互作用が半導体超格子の電気伝導に与える影響について検討した.
はじめに,非平衡グリーン関数法を用いて,ミニバンド状態からワニエシュタルク状態にわたる広い印加電界範囲における,磁場中の超格子の電気伝導を解析するプログラムを完成した.そして,そのプログラムを用いて低温における縦磁気配置におけるGaAs/AlAs超格子の電気伝導を計算した.これまで,サイクロトロン振動数とブロッホ振動数とが整合するとき,すなわち,シュタルク・サイクロトロン共鳴条件において電気伝導が増加するとされてきた.本研究では,シュタルク・サイクロトロン共鳴が直接は電気伝導の増加に結び付くことはなく,サイクロトロン振動数の整数倍と光学フォノンの振動数とが一致するという,いわゆる共鳴光学フォノン散乱の条件も必要であることを新たに見いだした.

Research Products

• [Publications] N.Mori, C.Hamaguchi, L.Eaves, P.C.Main: "Temperature dependence of the conductance in quasi-one-dimensional superlattices"Microelectronic Engineering. 63. 87-90 (2002)
• [Publications] N Mori, C Hamaguchi, L.Eaves, P.C. Main: "Phonon cycling in GaAs/AlAs superlattices"Proceedings of the 26th International Conference on the Physics of Semiconductors. (印刷中).
• [Publications] N Mori, C Hamaguchi, A Patane, L.Eaves, P.C.Main: "Nonequilibrium Green's function method applied to Landau-quantized superlattices"Proceedings of the 15th International Conference on High Magnetic Fields in Semiconductor Physics. (印刷中).