THz光顕微鏡・走査型電位計の高性能化とそれを用いた半導体量子構造の電子物性研究

提高太赫兹光学显微镜和扫描静电计的性能并利用它们研究半导体量子结构的电子特性

基本信息

批准号：
16684007
负责人：
河野行雄
金额：
$ 9.4万
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 (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、昨年度高性能化を達成した2種類のイメージング計測技術-THz光顕微鏡、走査型電位計-を半導体試料に応用した研究を主に行った。成果は以下の2点である。(1)THz光顕微鏡による研究:昨年度に引き続き、量子ホール素子から放射されるサイクロトロン発光の伝導チャネルサイズ依存性を系統的に調べた。実験結果から、発光領域が、伝導チャネルの幅に応じて(電流密度が一定であるにもかかわらず)著しく変化する様子を明確にとらえることに成功した。この結果から、量子ホール素子による波長可変テラヘルツレーザーの実現に向けて、デバイス設計の有用な指針を与えることができた。(2)走査型電位計による研究:開発した走査型電位計をノイズセンサーとして応用することで、量子ホール素子におけるノイズ電圧の空間マッピングを行った。量子ホール状態から弱磁場側にずれた領域で、ノイズ電圧が試料の片側に偏って発生し、一方、強磁場側にずれた領域では、試料全体にわたって発生することを見出した。この実験結果から、前者は局在状態-非局在状態間の電子の飛び移り、後者は非平衡エッジ状態にある電子のバルク状態への不規則的な緩和が背後のメカニズムであることが分かった。以上のうち、(1)はPhysical Review Letters誌に掲載、(2)はApplied Physics Letters誌に掲載、7th International Conference on New Phenomena in Mesoscopic Structures/5h International Conference on Surfaces and Interfaces of Mesoscopic Devices (Hawaii, Nov.27-Dec. 2, 2005)において招待講演を行い、(1)と(2)に関する総合的な成果報告を、日本物理学会秋季大会(同志社大学、2005年9月)においてシンポジウム講演として行った。

今年，我们主要进行了将去年取得更高性能的两种成像测量技术——太赫兹光学显微镜和扫描静电计——应用于半导体样品的研究。结果有以下两点。（1）太赫兹光学显微镜研究：继去年之后，我们系统地研究了量子霍尔器件的回旋发射对传导沟道尺寸的依赖性。从实验结果中，我们能够清楚地看到发射区域如何根据传导沟道的宽度而显着变化（尽管电流密度恒定）。这些结果为使用量子霍尔器件实现波长可调太赫兹激光器的器件设计提供了有用的指导。 (2)使用扫描静电计的研究：通过将开发的扫描静电计用作噪声传感器，我们对量子霍尔器件中的噪声电压进行了空间映射。我们发现，在偏离量子霍尔态向弱磁场一侧的区域中，产生的噪声电压偏向样品的一侧，而在偏离强磁场一侧的区域中，则在整个样品中产生噪声电压。样本。实验结果表明，前者的机制是电子在局域态和离域态之间的跳跃，后者是非平衡边缘态电子向体态的不规则弛豫。其中，(1) 发表于《物理评论快报》，(2) 发表于《应用物理快报》，第 7 届介观结构新现象国际会议/5h 介观器件表面与界面国际会议（夏威夷，11 月 27 日） - 12 月 2 日2005），并在日本物理学会秋季会议（同志社大学，2005年9月）上作为研讨会报告对（1）和（2）进行了综合报告。