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量子ネルンスト効果の理論と実験

量子能斯特效应理论与实验

基本信息

批准号：
17654073
负责人：
白崎良演
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654073/
关键词：
ネルンスト効果熱流磁気効果ビスマスメゾスコピック系量子ホール効果不純物散乱エッティングスハウゼン効果スピン軌道相互作用スピントロニクス非可換ゲージ場理論エッジ電流ネルンスト係数非平衡定常状態熱電能

项目摘要

我々は、2次元電子系がメゾスケールの大きさである場合、強磁場下で系のネルンスト係数に量子振動が見られる(量子ネルンスト効果)ことを平成17年度から平成18年度にかけて線形応答理論を用いた理論計算で示していた。平成18年度にフランスのグループ(Bhenia, et. al. ESPCI, Paris)から、ビスマス(Bi)単結晶のネルンスト係数およびエッチングスハウゼン係数の測定結果が発表され、ネルンスト係数の量子振動が現実の系で示された。我々はこの実験結果の検討を行い、試料の3次元性の効果を取り入れた理論拡張を行った。我々は磁場中の3次元バリスティック系を考え、運動の自由度を磁場に垂直な2次元面内の自由度と磁場に平行な自由度に分け、2次元面内の運動成分は有限サイズのバリスティックなものと見なしてネルンスト係数を考察した。その結果、3次元系でもネルンスト係数の量子的な振動が現れ、ネルンスト係数のピークは弱磁場側に尾を引く左右非対称の形を持つことが分かった。この形はBiの実験結果と一致する。このように、量子ネルンスト効果が3次元系において理論・実験両面から確認された。一方、Biのネルンスト係数のピークは実験値が理論値に比べ非常に大きい。この原因の理論的解明は今後の課題として残っている。我々は量子ホール系における輸送係数の基本関係に関しても考察を行った。従来、電気伝導度テンソルの非対角成分の磁場微分と対角成分との間では線形な関係式が提案され、研究が進められていた。我々は線形応答理論を用いて量子ホール系の輸送係数を理論・解析的に導出し、成分間の関係が非対角成分の磁場微分と対角成分の二乗が比例する非線形な関係であることを示した。この理論では、電子の不純物散乱により、ランダウ準位近傍の電子状態密度がローレンツ型になると仮定している。我々はGaAsによる実験結果を用いて、数テスラ程度の磁場のもとでこの関係が良く成立していることを確かめた。

In this paper, the quantum vibration coefficient of the two-dimensional electron system under strong magnetic field is calculated by linear theory in 17 years and 18 years. Heisei 18th Annual Report (Bhenia, et. al. ESPCI, Paris),(Bi), The results of this study were discussed in detail, and the results of the three-dimensional nature of the sample were analyzed in detail. 3-D magnetic field, degree of freedom of motion, degree of freedom of vertical magnetic field, degree of freedom of parallel magnetic field, motion component of 2-D magnetic field, finite coefficient of motion The result is that the quantum vibration of the three-dimensional system is generated, and the quantum vibration of the three-dimensional system is generated. The tail of the three-dimensional system is generated. The results of the analysis are consistent. The theory of quantum physics and quantum physics is confirmed. A square, Bi's coefficient of growth is very large compared to the theoretical value. A theoretical explanation of the causes of this problem is presented. The basic relationship between quantum transport coefficient and quantum transport coefficient is investigated. The magnetic field differential of non-opposite angular components of the magnetic field and the linear relationship between the magnetic field and the electric conductivity are proposed and studied. We apply linear theory to the theoretical analysis of the transport coefficients of quantum systems, and show the nonlinear relationship between the components, such as the magnetic field differential of the non-angular components, and the ratio of the non-angular components. The theory is that the electron impurity is scattered, the electron state density near the quasi-position is stable, and the electron impurity is scattered. The relationship between the magnetic field and the number of GaAs particles is established.