短周期平面超格子の量子ホール領域における伝導現象の研究

短周期平面超晶格量子空穴区的传导现象研究

基本信息

批准号：
13740177
负责人：
遠藤彰
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

磁気長と同程度の長さの周期を持つ1次元変調を人工的に加えた2次元電子系、すなわち短周期平面超格子の、量子ホール効果が見られるような低温強磁場領域での振る舞いを研究することを目的として、1.測定に適した試料の開発、作成2.磁気抵抗異方性の電子濃度、温度、面内磁場の大きさ等、種々の物理パラメータへの依存性の測定を行った。初年度までに、単一の試料で、変調に平行、垂直な抵抗成分が測定できるような正方形状で8端子を持つ平面超格子試料を開発し、抵抗異方性の測定を行った結果、次数が1以上の高次のランダウ準位が半充填される磁場付近で、鋭い異方的構造(ピーク、ディップ)を観測した。これは、高次のランダウ準位に対して理論で予言されている電荷密度波(ストライプ)状態の、外部変調への応答を観測しているものと解釈できる。電子濃度に関して狭い帯域でのみに現れ、電荷密度波周期と外部変調周期の整合性が観測されているものと考えている。初年度は赤外光照射による永続的光伝導効果を利用し電子濃度を変化させていたが、この手法では電子濃度の精密な制御は難しく、また、一度増加させたものを減少させることは原理的に不可能である。そこで今年度は(2次元電子系に変調を加える表面側の格子と干渉しない)背面の金属ゲートにより電子濃度を変化させる新たなデバイスの開発を行い、それを用いて磁気抵抗異方性の測定を行った。その結果、より完全に整合性条件が実現したことによるものと考えられる、今までより大きな異方的構造、および、電子濃度変化の履歴に依存する抵抗の異常な振る舞いが観測された。この抵抗の履歴的な振る舞いは、電子の集団的な状態であるストライプ相に対して予想される履歴的振る舞いを反映しているものと考えられる。

我们研究了人工添加一维调制、周期与磁长度相同的二维电子系统，即短周期平面超晶格，在低温强磁场区域的行为。出于研究目的，1. 开发和创建适合测量的样品。 2. 测量磁阻各向异性对各种物理参数（如电子浓度、温度和面内磁场大小）的依赖性。去了。到第一年，我们开发了一种具有方形和八个端子的平面超晶格样品，这使我们能够测量单个样品中平行和垂直于调制的电阻分量，并测量电阻各向异性结构（峰值尖锐的各向异性）。、倾角）在磁场附近观察到，其中 1 阶或更高阶的高阶朗道能级被半填充。这可以解释为观察高阶朗道能级理论预测的电荷密度波（条纹）状态对外部调制的响应。它仅出现在相对于电子浓度而言的窄带中，并且我们相信观察到电荷密度波周期与外部调制周期之间的一致性。第一年，利用红外光照射的永久光电导效应来改变电子浓度，但是用这种方法很难精确控制电子浓度，并且一旦电子浓度增加就很难降低。技术上不可能。因此，今年我们将开发一种新的器件，利用背面的金属栅极（不干扰调制二维电子系统的表面晶格）来改变电子浓度，并用它来测量磁阻各向异性我做到了。结果，我们观察到了比以往更大的各向异性结构，这被认为是由于实现了更完美的一致性条件，以及依赖于电子浓度变化历史的电阻的不寻常行为。该电阻的滞后行为被认为反映了条纹相（电子的集体状态）预期的滞后行为。