相互作用のある2層量子ホール系におけるエッジ状態の伝導と局所分光

相互作用的两层量子霍尔系统中的边缘态传导和局域光谱

• 批准号: 09750004
• 负责人: 大野 裕三
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750004/
• 关键词: 2重量子井戸; 量子ホール効果; 共鳴トンネル; エッジチャネル

本年度は主に,スピン偏極キャリアのトンネル現象に関する知見を得るために,障壁層の厚さを系統的に変化させたGaAs/AlGaAs2重量子井戸構造を現有の分子線エピタキシ装置を用いて形成し,2次元電子間のトンネルにおける層間のトンネル結合の強さとスピン保存/反転トンネリングの関係を調べ,理論モデルを用いて定量的な解析を行った.また,局所分光を行うために必要な低温・強磁場中での光学測定系の整備を進めた.得られた主な成果は以下の通りである.1. 2重量子井戸構造の両側にゲート電極を設け,各層の電子密度を独立に変化させることができ,かつ各電流・電圧端子と2次元電子との電気的な接続をも独立に制御できるデバイスを作製し,低温・強磁場中での輸送特性を中心に調べた.特に,各々の電子層の占有率νをゲート電圧により制御して2つの電子層間でトンネルに寄与するエッジ/バルク状態のスピン方向を平行/反平行にしたときのトンネル散逸量の大きさを,磁気抵抗の値から評価できることを示した.2. 下側の電子層が完全にスピン偏極した量子ホール状態(ν=1)のとき,上側の電子層の電子のスピンが平行の時(0<ν<1)に磁気抵抗が大きくなること,また,下側の電子層中の逆向きスピンの数が同数のとき(ν=2)は磁気抵抗に(他方の電子層の)スピン方向に依存しなくなることを見い出し,スピン保存によりトンネル散逸が実際に強められることを明らかにした.3. 上記のトンネル散逸の障壁層厚依存性から,トンネル結合が弱まるとトンネル散逸におけるスピン保存の影響が小さくなることを見い出し,トンネル遷移とスピン反転散乱のダイナミクスについて量的な知見を得た.

This year は main に ス ピ ン partial pole キ ャ リ ア の ト ン ネ ル phenomenon に masato す る knowledge を have る た め に, thick barrier layer の さ に を system - the さ せ た GaAs/AlGaAs2 heavy quantum well opens tectonic を existing の molecular line エ ピ タ キ を シ device with い て し formation, 2 yuan between electronic の ト ン ネ ル に お け る interlayer の ト ン ネ ル combined with strong の さ と ス ピ ン save/inverse planning ト ン ネ リ ン グ の masato を adjustable べ, theory モ デ ル を with い analytical line を っ て quantitative な た. ま た, bureau of spectral line を う た め に な necessary in low temperature, strong magnetic field で の optical measurement is の servicing を into め た. The main な results of られた are as follows: な である.1. 2 heavy quantum well opens tectonic の struck side に ゲ ー ト electrode を け, each layer の electron density を independent に variations change さ せ る こ と が で き, か つ current, electrical 圧 terminal と 2 dimensional electronic と の electric 気 な receive 続 を も independent に suppression で き る デ バ イ ス し the を cropping systems, low temperature, strong magnetic field で の transportation を center に adjustable べ た. に, each 々 の shell の share argument を ゲ ー ト electric 圧 に よ り suppression し て 2 つ の between shell で ト ン ネ ル に send す る エ ッ ジ / バ ル ク state の ス ピ を ン direction parallel/parallel に し た と き の ト ン ネ ル の large amount of dissipative き さ を, magnetic 気 resistance の numerical か ら review 価 で き る こ と を shown し た. 2. Underside の shell が completely に ス ピ ン partial pole し た quantum ホ ー ル state (argument = 1) の と き, upper の shell の electronic の ス ピ ン が parallel の (0 < argument < 1) magnetic 気 に resistance が big き く な る こ と, ま た, underside の shell の in reverse き ス ピ ン の number が with several の と き argument (= 2) は magnetic 気 resistance に (fang の shell の) ス ピ ン Direction に dependent し な く な る こ と を see い し, ス ピ ン save に よ り ト ン ネ ル dissipative が be strong international に め ら れ る こ と を Ming ら か に し た. 3. Written の ト ン ネ ル dissipative の barrier layer thickness dependence か ら, ト ン ネ ル combined with weak が ま る と ト ン ネ ル dissipative に お け る ス ピ ン save の が small effect さ く な る こ と を see い し, ト ン ネ ル migration と ス ピ ン inverse planning scattered の ダ イ ナ ミ ク ス に つ い て な knowledge of を た.

项目成果

Y.Ohno: "ν=1 Bilayer Quantum Hall State at Arbitary Electron Disribution in a Double Quantum Well" Solid State Electron.42・7-8. 1183-1185 (1998)

Y.Ohno：“双量子阱中任意电子分布的ν=1双层量子霍尔态”固态电子.42・7-8 1183-1185（1998）。

Y.Ohno: "ν=1 Bilayer Quantum Hall State at Arbitrary Electron Distribution in a Double Quantum Well" Solid State Electron.(発表予定). (1998)

Y.Ohno：“双量子阱中任意电子分布的 ν=1 双层量子霍尔态”（即将发表）。

S.Kishimoto: "Spin dependence of the interlayer tunneling in double quantum wells in the quantum Hall Regime" Physica B. 256-258. 561-564 (1998)

S.Kishimoto：“量子霍尔体系中双量子阱中层间隧道的自旋依赖性”Physica B.256-258。

S.Kishimoto: "Etched-Backgate Field-Effect Transistor Structures for Magnetotunneling Study of Low-Dimensional Electron Systems" Solid State Electron.(発表予定). (1998)

S.Kishimoto：“用于低维电子系统磁隧道研究的蚀刻背栅场效应晶体管结构”固态电子（即将发表）。

S.Kishimoto: "Etched-Backgate Field-Effect Transistor Structures for Magnetotunneling Study of Low-Dimensional Electron Systems" Solid State Electron.42・7-8. 1187-1190 (1998)

S.Kishimoto：“用于低维电子系统磁隧道研究的蚀刻背栅场效应晶体管结构”固态电子.42・7-8（1998）。