ジョセフソン効果と類似現象を示す量子ホール状態の研究

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超伝導体や超流動体が示すジョセフソン効果とよく似た現象を示す2層2次元電子系の量子ホール状態を研究対象とし,ACジョセフソン効果に相当する現象をマイクロ波の照射実験で捉えることが研究目的である.2次元電子系では,電子と磁束量子を合わせて複合ボソンといった新しい物理概念の複合粒子を考えることができ,この現象は複合ボソンによる凝縮状態として理論的提案がなされている.面内磁場を加えることにより,磁気抵抗の極大が有ることを見つけ,これは超伝導体のジョセフソン接合で見られる磁束量子が接合部の空間に入りこんだソリトン波状態に対応することを明らかにした.完成したマイクロ波実験装置を使ってジョセフソン・プラズモンの観測の他,マクロな波動関数のソリトン波状態をマイクロ波実験で測定することによりマクロコヒーレンスの存在を調べることができるようになった.またこれまで行ってきた実験では,温度を巨視的コヒーレンスが十分発達する温度まで冷却できない,測定感度を上げられないなどの問題が明らかになり,改良を進めてきた.スプリット横型超伝導マグネットとマイクロ波測定装置から成る量子ホール効果測定システムを、希釈冷凍機と組み合わせる作業が終了した。これまで,AlAsの厚い層を障壁としたトンネル効果の少ない試料を製作し,実験を行ったた.50GHzまでの広い周波数領域に渡ってマイクロ波を照射して磁気抵抗の測定を行った.しかし,ジョセフソン・プラズモンによる信号は検出できなかった.ゲート電極の遮蔽効果によりマイクロ波が伝導層に到達していなと思われるので,ニクロムでゲート電極を作ることを計画している.