半導体劈開表面に形成された新しい2次元電子系

在半导体解理表面上形成的新二维电子系统

基本信息

批准号：
18043008
负责人：
岡本徹
金额：
$ 3.84万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18043008/
关键词：
低温物性表面・界面物性半導体物性量子閉じ込め

项目摘要

InAs壁開表面に鉄を蒸着して表面反転層を誘起したハイブリッド系において、特定の被覆率領域で磁気抵抗曲線の明瞭なヒステリシスを観測した。1原子層以下の鉄薄膜の磁気的状態を2次元電子系の電気伝導を通じて観測した初めての研究成果である。ヒシテリシスは10K程度の温度で消失するが、これより低い温度領域で、温度変化や磁場変化の履歴による抵抗変化やその長時間緩和過程を詳細に調べたところ、鉄薄膜がスピングラス状態を形成していることを示唆する実験結果が得られた。InAs壁開表面にアルカリ金属を蒸着した場合について、表面原子密度と2次元電子密度との関係を詳細に調べた。表面原子密度はイオンソースの積算電流から求め、2次元電子密度はホール係数から求めた。低原子密度領域においては、2次元電子密度は表面原子密度と比例して増加し、銀の場合の実験結果に対して我々が提唱したモデルとコンシステントな結果を得た。この増加は2次元電子のフェルミエネルギーが表面ドナー準位に達すると飽和する。飽和電子濃度から表面ドナー準位を導出するため、自己無撞着な計算手法を開発した。表面ドナー準位と原子のイオン化エネルギーとの関係は、これまで光電子分光から示唆されていた傾向と矛盾しないが、今回の実験結果の方が表面ドナー準位は高い。光電子分光の先行研究においては、金属蒸着は室温において行われたため、クラスター形成等の問題が生じたためだと思われる。我々の手法の方が、高精度に表面ドナー準位を求めることができるので、今後、様々な物質に対して研究を拡張する必要がある。

在通过在 InAs 壁的开放表面上沉积铁来诱导表面反转层的混合系统中，在特定的覆盖区域中观察到磁阻曲线中明显的磁滞现象。这是首次在二维电子系统中通过导电来观察不到一个原子层的薄铁膜的磁性状态的研究成果。磁滞在约10K的温度下消失，但详细研究由于温度变化和磁场变化历史而引起的电阻变化及其在低于此的温度下的长期弛豫过程揭示了铁薄膜形成自旋玻璃态的实验结果。获得表明当碱金属沉积在 InAs 开壁表面上时，详细研究了表面原子密度和二维电子密度之间的关系。表面原子密度由离子源的积分电流确定，二维电子密度由霍尔系数确定。在低原子密度区域，二维电子密度与表面原子密度成比例增加，我们得到的结果与我们为银实验结果提出的模型一致。当二维电子的费米能达到表面施主能级时，这种增加饱和。我们开发了一种自洽的计算方法，从饱和电子浓度导出表面施主能级。表面施主能级与原子电离能之间的关系与光电子能谱所提示的趋势一致，但本实验结果中表面施主能级较高。这似乎是因为在之前的光电子能谱研究中，金属沉积是在室温下进行的，这导致了团簇形成等问题。由于我们的方法使我们能够更精确地确定表面供体水平，因此我们未来需要将我们的研究扩展到各种材料。