2018 Fiscal Year Research-status Report
微細導波路を用いた低次元電子系の異方的伝導率・局所熱起電力マッピング法の開拓
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17K05491
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ホール効果 / コプレーナ型導波路 / マイクロ波 / エッジ・マグネトプラズモン / ２次元電子系 / 熱起電力 / １次元平面超格子 / 量子振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の標的の一つである磁場中２次元電子系の温度分布を、ランダウ量子化に因る熱起電力の量子振動（抵抗でのシュブニコフ-ドハース振動に相当）、および１次元平面超格子の周期とサイクロトロン直径の整合性に起因する熱起電力の整合性磁気振動を用いて、実験的にマッピングする手法を確立した。人工的に異方性を導入した系において、熱電テンソルの対角・非対角成分がどのように測定される熱起電力へ寄与するのかを明らかにした。同時にホールバー状試料の磁場中での電子温度分布への試料形状や電子-フォノン相互作用の効果、熱起電力整合性振動テンソルの対角・非対角成分の導出等の理論的考察を行った。
また、コプレーナ型導波路の小型化に取り組み、フォトリソグラフィーを用いスロット幅100マイクロメートル程度のコプレーナ導波路を作製した。ピエゾコントローラを用いて試料との相対位置を変化させ、マイクロ波吸収率（すなわち高周波伝導率）の測定を行った。コプレーナ型導波路-試料間距離を50ミクロン程度まで近づけると急激に吸収率が増加し、伝導率測定が可能となることが明らかとなった。コプレーナ型導波路を試料に接触するまで近づけ、試料面内で相対位置を変化させると、数マイクロメートルの移動に対する吸収率変化が観測可能であった。このことから、マイクロメートル程度の空間分解能が原理的には得られることを明らかとなった。これらの測定の過程で、外部電磁場の金属シールドを用いた遮蔽、除振台を用いた機械的振動の除去等を行い、より高い信号・雑音比が得られるよう測定系の改良を行った。電子ビームリソグラフィーを用いた、コプレーナ型導波路のさらなる小型化を進めているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
所属する研究所内の事情で、主力測定装置である希釈冷凍機・超伝導マグネットの測定装置を今までとは異なる実験室に移動しなければならなかった。そのため、この装置の分解、移動、再組み立て、立ち上げ、動作チェックに多大な時間と労力を要し、その間の実験は停止してしまったことが遅れの原因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
コプレーナ型導波路を更に小型化した上でクライオスタットに組み込むことにより、ピエゾコントローラ-コプレーナ型導波路の測定システムを完成させる。この測定系を用い、磁場中での高周波伝導率のマッピングを行い、磁場中でのエッジ状態やホットスポットの伝導率への影響を調べる。また、局所加熱による熱起電力測定を行い、マクロスコピックな測定との比較を行い、また、局所的な電子-電子、および電子-フォノン相互作用に関する知見を得、その磁場依存性を探索する。
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| Causes of Carryover |
予期していなかった、主力測定装置の異なる実験室への移動に時間・労力を費やしたために実験の進行が予定より少し遅れたこと、および、論文の投稿先を直前に変更したことから、投稿の受理までの時間が予想以上にかかり年度をまたいでしまったため、オープンアクセスの論文投稿料を支払う時期がずれてしまったこと等、が理由である。前年度の遅れを取り戻すよう急ピッチで研究を進め、前年度に予定していた使用計画も含めて助成金は使用させていただく予定である。論文はこの報告書を書いている時点では既に受理されており、投稿料支払いの手続きも済ませている。
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