ヘテロ接合2次元電子系への金属の超高真空蒸着によるポテンシャル、磁場変調の研究

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2次元電子系基板表面に超高真空中で金属を蒸着することにより微小粒子を作成し、通常のリソグラフィーを用いた手法では達成困難な、短い長さスケールでのポテンシャル、または磁場の変調を2次元電子系に加えてやることが本研究の目的であった。小型分子線エピタクシー(MBE)装置(ULVAC MBC-100)を用いて、通常のGaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合2次元電子系(スペーサー巾20nm、基板表面から2次元電子系までの深さ70nm)を成長させ、成長終了後、基板温度が室温程度まで下がりかつ、Asの分圧が十分下がるのを待った後、MBE真空槽内でその場でAlの蒸着を行った。A1の蒸着は、高速反射電子回折(RHEED)によりモニターしながら約15原子層行い、基板とエピタクシャルな関係で蒸着されていることを確認した。大気中に取り出した後、原子間力顕微鏡(AFM)による観察で、Alは粒径ほぼ50nmの粒状に堆積していることがわかった。この2次元電子系の4.2K程度の低温下での電子濃度、移動度等を測定するために、InまたはSn、あるいは、In-Sn合金を用いた電極をとることを試みた。このプロセスで、Alの粒形に大きな変化はないことはAFMによる観察で確認したが、最も重要な2次元電子系への電気的接触をとることにはまだ成功していない。この原因の解明、およびよりよいAlの蒸着条件の探索、他の金属、特に磁性体金属への本手法の拡張を現在引き続き行っているところである。