2次元電子を用いたヘリウム3-ヘリウム4混合液表面・界面の研究

利用二维电子研究氦3-氦4混合液体表面和界面

基本信息

批准号：
06740276
负责人：
白濱圭也
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究のテーマは、ヘリウム3・4混合液表面・界面で期待される種々の新しい現象について、束縛2次元電子をプローブとして用いて実験を行うというものであった。この研究に先立って行われた純粋ヘリウム4表面上電子の交流伝導度測定で、我々はウィグナー結晶状態の伝導度がある電場で突然ジャンプするという新しい現象を見出した。そこで、科研費交付期間中は申請時の計画を変更し、研究の主眼をこの現象の機構を解明することに置いて実験を行ってきた。その結果次のことを明らかにした。伝導度ジャンプは電場の上げ下げに対してヒステリシスを持ち、ジャンプが起こる電場(しきい電場)は、磁場、周波数、電子密度、電子を液面に保持するために印加した静電場、のそれぞれに対し特徴的なベキ依存性を持つ。さらにこれらの実験結果の理論的考察を同時に行った。伝導度のジャンプは、格子点に局在した電子の下にできる液面のへこみがつくる周期的ポテンシャルが、交流電場によって傾き、ポテンシャル極小の消失したとき電子結晶が集団的にスライディングを起こしていると解釈し、実験結果を説明することができた。このスライディングの機構を短い時間スケールで調べることを目的として、入力にパルス電場を用いた実験を行った。スライディングはパルス電場の時間変化率がある閾値を越えると起こることがわかった。また応答波形に数十kHzの振動成分を見出した。この振動は結晶に特有な横波の存在に起因するモードと考えられ、電子系が格子を組んだままスライドしていることを直接示すものである。現在この実験をさらに進めている。

这项研究的主题是使用束缚二维电子作为探针进行实验，以研究氦 3 和氦 4 混合物的表面和界面上预期的各种新现象。在这项研究之前，我们测量了纯氦4表面电子的交流电导率，发现了一种新现象，即维格纳晶态的电导率在一定的电场下突然跳跃。因此，在科研资助期间，我们改变了原来的计划，进行了实验，主要研究的重点是阐明这一现象的机理。结果显示如下。电导率跳跃相对于电场的上升和下降具有滞后现象，发生跳跃的电场（阈值电场）取决于施加的磁场、频率、电子密度和静电场中的每一个。液体表面的电子具有特征功率依赖性。此外，我们同时对这些实验结果进行了理论思考。电导率的跳跃是由交变电场使局域于晶格点的电子下方的液体表面中的凹坑产生的周期性电势引起的，当最小电势消失时，电子晶体能够集体滑动。解释并解释实验结果。为了研究这种短时间尺度滑动的机制，我们使用脉冲电场作为输入进行了实验。研究发现，当脉冲电场的时间变化率超过一定阈值时，就会发生滑动。我们还在响应波形中发现了几十kHz的振动分量。这种振动被认为是由晶体特有的横波的存在引起的模式，并直接表明电子系统在保持其晶格结构的同时滑动。目前我们正在进一步进行这个实验。