半導体超構造に於けるスカ-ミオン(スピン・電荷結合励起)

半导体上部结构中的斯格明子（自旋/电荷耦合激发）

基本信息

批准号：
09244204
负责人：
江澤潤一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の研究成果として、量子ホール効果を物理的によく説明する複合ボソン模型の不備な点を解決し、満足のゆく場の理論を完成させた。改良の要点は以下の様である。最低ランダウ準位の基底状態はラフリンの波動関数Ψ_<LN>[x]で表され、一般の状態は解析関数ω[z]を掛けてΨ[x]=ω[z]Ψ_<LN>で記述される。従来のボソン化はボソン的波動関数ω[z]|Ψ_<LN>|への写像として定義されていた。私はボソン的波動関数ω[z]への写像として改良ボソン化を提唱し、これを波動関数に持つ場の理論を構成した。最大の特徴は励起状態を半古典的近似で明快に解析できることである。特に、この理論をスピン自由度を持つ量子ホール系に応用して量子ホール強磁性状態を解析し、更に励起状態であるスカ-ミオンの諸性質を明らかにした。私の解析結果は従来の理論的結果を大幅に変更し実験結果を非常に良く説明する。更に、私が提唱した2層量子ホール系に対する複合ボソン理論のアイディアを検証する実験を東北大学理学部超低温研究施設と同大学電気通信研究所高速知能システム研究施設と共同で行った。2層量子ホール系で2層の電子密度を自由にコントロールして量子ホール状態の安定性を調べた。具体的には、ホール平坦部の幅の長さと活性化エネルギーを測定した。その結果、占有率ν=1のホール状態は層間コヒーレンスが自発的に発生した擬スピン強磁性状態である事を、ν=2状態は電子密度を変えることによりスピン強磁性から擬スピン強磁性状態へ相転移する状態である事を実験的に確かめた。これは複合ボソン描像の予想と一致している。

今年的研究结果解决了复合玻色子模型的缺陷，该模型实际上解释了量子厅的效应，并完成了令人满意的田间理论。改进的要点如下：最低兰道级的基态由laughlin波函数ψ_<ln> [x]表示，并且通用状态由ψ[x] =ω[z] [z] [z]ψ_<ln>表示，通过乘以分析功能ω[z]。常规的琼脂化定义为对波索尼亚波函数ω的映射ω[z] |ψ_<ln> |。我提出了改进的氯化为玻色词波函数ω[z]的地图，并构建了具有波功能的场理论。最大的特征是可以使用半经典近似来清楚地分析激发态。特别是，该理论应用于具有自由度自由度来分析量子霍尔铁磁状态的量子霍尔系统，并进一步阐明了scamion的特性，这是激发状态。我的分析结果显着改变了常规理论结果，并很好地解释了实验结果。此外，我进行了一项实验，以验证我建议的两层量子厅系统的复合玻色子理论的想法，该系统与超克赖斯温度研究机构，科学学院，东北大学和高速智力系统研究机构，电力社会研究机构。两层的电子密度在两层量子孔系统中自由控制，以研究量子孔状态的稳定性。具体而言，测量了平孔部分和激活能的宽度。结果，经过实验证实，占用率为ν= 1的孔状态是一种伪旋转铁磁状态，在这种状态下，层间相干性自发地发生，并且ν= 2状态是从旋转效能型通过更换伪型速率的效能型状态的阶段过渡，从而通过更换伪型Spin ferromagnotic state conders electer electery nectal electery electery。这与复合玻色子插图的预测一致。