Excitations in Landau Levels of Two-dimensional Quantum Fluids

二维量子流体朗道能级的激发

基本信息

  • 批准号:
    1306976
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-08-01 至 2019-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

****Technical Abstract****This award supports studies of intriguing emergent quantum phases in two-dimensional electron systems. The striking electron liquid phases occur in highest quality semiconductor hetero-structures in large magnetic fields. This research employs measurements of low-lying modes to uncover exciting physics that dictates the emergence of novel electron matter from unique Coulomb interactions in two-dimensions. Here, partially populated higher Landau levels are hosts to remarkable states like the fascinating even- and odd-denominator fractional quantum Hall fluids that occur in the second Landau level. Excitations in charge and/or spin degrees of freedom will be measured by unique resonant inelastic light scattering methods at low temperatures below 50milliKelvin degrees that are achieved in dilution refrigerators. The award will support the PhD dissertation research of a graduate student and enable the participation in these projects of highly qualified undergraduate students. This research should uncover physics of fundamental many-electron interactions that would greatly expand the frontiers of studies of strongly interacting low-dimensional electron systems.****Non-Technical Abstract****When embedded in high magnetic fields electron systems in artificial high quality semiconductor hetero-junctions display intriguing phases that manifest the striking weirdness of quantum mechanics. Of primary interest are the intriguing even- and odd-denominator fractional quantum Hall effect states in the second Landau level. This project is a quest in which measurements of low-lying excitation modes, by advanced light scattering methods at very low temperatures, uncover exciting new electron physics that emanates from quantum interactions in reduced dimensionality semiconductors. Novel low-dimensional electron systems attract broad attention. Progress in understanding their fundamental physics and their materials science advance the state-of-the-art in technologies of contemporary and future electronics and optoelectronics. In fundamental science the research appeals to world-class scientists working on topics of interaction physics that seek answers to questions that are at current frontiers. The project offers opportunities to highly qualified undergraduate and graduate students, as well as postdocs interested in participation in research at frontiers of condensed matter science.
*技术摘要*该奖项支持对二维电子系统中有趣的浮现量子相的研究。在强磁场中,高质量的半导体异质结中出现了引人注目的电子液体相。这项研究使用对低位模式的测量来揭示令人兴奋的物理,这种物理决定了从二维独特的库仑相互作用中出现新的电子物质。在这里,部分填充的较高朗道能级是非凡状态的宿主,比如发生在第二朗道能级中的迷人的偶分母和奇分母分数量子霍尔流体。电荷和/或自旋自由度的激发度将通过独特的共振非弹性光散射方法在低于50毫升开尔文温度的低温下进行测量,这是在稀释冰箱中实现的。该奖项将支持一名研究生的博士论文研究,并使高素质的本科生能够参与这些项目。这项研究应该揭示基本的多电子相互作用的物理学,这将极大地扩展强相互作用低维电子系统的研究前沿。*非技术摘要*当嵌入到高磁场中时,人工优质半导体异质结中的电子系统显示出有趣的相,显示出量子力学的惊人怪异。主要感兴趣的是第二朗道能级中有趣的奇偶分母分数量子霍尔效应态。这个项目是一个探索,在这个项目中,通过在非常低的温度下通过先进的光散射方法测量低激发模式,发现了令人兴奋的新的电子物理,这些物理来自降维半导体中的量子相互作用。新颖的低维电子体系引起了人们的广泛关注。在了解它们的基础物理和材料科学方面的进展推动了当代和未来电子学和光电子学技术的发展。在基础科学方面,这项研究吸引了致力于相互作用物理主题的世界级科学家,他们寻求当前前沿问题的答案。该项目为高素质的本科生和研究生以及对参与凝聚态科学前沿研究感兴趣的博士后提供了机会。

项目成果

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