マルチスケールな電子状態制御による量子ホール効果相転移の研究

多尺度电子态控制研究量子霍尔效应相变

基本信息

  • 批准号:
    18K04874
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-04-01 至 2021-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

電子の局在や内在ポテンシャルの不均一性が関係する量子ホール効果相転移現象の解明のために (1)マクロな電子状態の制御に加え、(2)AFM 探針の局所電界を利用するミクロな電子状態制御の下で、マルチスケールな 2DEG の伝導特性評価を行った。内在局所ポテンシャルの相転移に及ぼす影響を調べるため、不純物分布の異なる高移動度及び低移動度の量子井戸構造試料の抵抗特性を比較した。量子ホール相転移の結果として現れる普遍的な2DEG伝導特性を評価するため、不純物の少ない高移動度試料で、電子充填率等の制御因子と抵抗変化挙動との相関を調べた。走査型ゲート顕微法(SGM法)で調べた局所電子散乱分布の結果を基に考察し、2DEG中の絶縁相 (非圧縮性ストリップ)上で認められる大きな電子散乱が、エネルギー無散逸状態からバルク伝導への起点として相転移に寄与することが分かった。絶縁相形成の理論解析により、2DEG閉じ込めポテンシャルのエネルギー分布形状が、抵抗の基本挙動を決定する支配因子であることが明らかになった。また、低移動度試料では2DEG抵抗値のばらつきの個体差拡大や劇的抵抗変化の顕在化など、高移動度試料との明確な相転移モードの違いを確認した。抵抗特性の試料によるばらつきは、内在局所ポテンシャルの無秩序性を反映している。これまでのSGM測定で見られた非圧縮性ストリップ付近の不均一なドット状のパターンから、不純物ポテンシャルが局所電子散乱からなだれ降伏的バルク伝導への転移のピン止めやトリガーとして働く可能性が示された。
(1) Control of electron state;(2) Evaluation of conduction characteristics of AFM probe under control of electron state;(3) Analysis of phase shift phenomena due to the inhomogeneity of electron state;(4) Evaluation of conduction characteristics of AFM probe under control of electron state. Comparison of resistance characteristics of high mobility and low mobility quantum well samples with different impurity distributions due to phase shift and influence of intrinsic impurity distribution The results of quantum phase shift show that there are common control factors such as the evaluation of 2DEG conduction characteristics, the amount of impurities, the high mobility of samples, and the correlation between electron filling rate and resistance to chemical shift. Based on the investigation of the electron scattering distribution in the modulated local sites by the SGM method, the electron scattering in the isolated phase (non-compressible phase) of 2DEG is recognized as large and non-dispersive, and the electron scattering in the non-compressible phase is recognized as large and non-dispersive. The theoretical analysis of phase formation, 2DEG closed, the distribution shape, the resistance of the basic movement of the dominant factor For low mobility samples, large individual differences in 2DEG resistance values were identified, while for high mobility samples, clear phase shifts were identified. The resistance characteristics of the sample are reflected in the disorder of the internal structure. This SGM measurement shows that the non-compressible particles are not homogeneous, and the impurities are scattered in the electron field.

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Asymmetric Line Shape of Near-field Luminescence Spectrum Induced by Stress in Al2O3
Al2O3 中应力引起的近场发光光谱的不对称线形
  • DOI:
    10.18494/sam.2018.2019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    T. Tomimatsu;K. Hashimoto;S. Taninaka;S. Nomura;and Y. Hirayama;Toru Tomimatsu and Ryo Takigawa
  • 通讯作者:
    Toru Tomimatsu and Ryo Takigawa
Stress at the Crack Tip on Alumina Measured by Near-field Luminescence Spectroscopy
通过近场发光光谱测量氧化铝裂纹尖端的应力
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    橋本克之;冨松透;谷中俊宥;野村晋太郎;平山祥郎;Toru Tomimatsu and Ryo Takigawa
  • 通讯作者:
    Toru Tomimatsu and Ryo Takigawa
Probing the breakdown of topological protection: Filling-factor-dependent evolution of robust quantum Hall incompressible phases
  • DOI:
    10.1103/physrevresearch.2.013128
  • 发表时间:
    2020-02-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Tomimatsu,T.;Hashimoto,K.;Hirayama,Y.
  • 通讯作者:
    Hirayama,Y.
A Study of the Incompressible Strip in Quantum Hall System by Scanning Gate Microscopy
扫描门显微镜研究量子霍尔系统中不可压缩带
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Toru Tomimatsu;K. Hashimoto;S. Taninaka;S. Nomura;K. Sato;and Y. Hirayama
  • 通讯作者:
    and Y. Hirayama
量子ホール非圧縮性状態の走査ゲートイメージング
量子霍尔不可压缩态的扫描门成像
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    橋本克之;冨松透;谷中俊宥;野村晋太郎;平山祥郎
  • 通讯作者:
    平山祥郎
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    $ 2.83万
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