Development and application of complex conductivity measurement method for two-dimensional electron systems using circularly polarized microwaves

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通常、2次元電子系の輸送現象の研究では、直流極限での伝導度 (縦伝導度とホール伝導度)を測定する。しかし、この静的な手法では、電子のダイナミクスに関する情報が平均化によって消えてしまう。本研究の目的は、マイクロ波領域において複素伝導度の全成分を同時に測定できる非接触な複素伝導度の測定手法を開発することである。特に、空洞共振器と誘電体共振器の二種類の手法を開発し、ほぼすべての2次元電子材料に適応できる手法として確立する。本研究で開発する独自な測定手法は、円偏波分解のマイクロ波摂動法を利用した方法であり、左右の円偏波モードを独立に測定することで、4自由度の情報（左右の共振周波数と半値幅の変化）が得られる。これらの値は回転座標表示の複素伝導度の成分と１対１で対応しており、全成分の同時測定が可能となる。本年度は、円偏波モードと励振用回路の結合を制御する技術を確立し、円偏波空洞共振器法を17 GHzまで広帯域した。GaAs/AlGaAs界面に形成された2次元電子系における量子ホール状態での複素伝導度を精密に評価した論文が出版された。誘電体共振器の円偏波モード（TM11n-like）を用いた円偏波制御技術の開発を行った。スピン軌道相互作用の強いlnGaAs系の2次元電子系における複素伝導度の研究を行った。