砒化インジウム表面二次元電子系の抵抗異常と負磁気抵抗

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InAs結晶n型反転層内二次元系は、励起サブバンドの効果が、電子局在にどの程度あるかを調べるには、好図合な系である。この系では、伝導電子のg-因子は大きく(g〜-15)、また有効質量は小さい(【m^*】〜0.023)。そこで、大きなスピン-軌道相互作用が期待できるし、電子は比較的低電子濃度(【N_s】〜1.5×【10^(16)】【m^(-2)】)で第一励起サブバンドに分布しはじめる。ホールブリッジ型MISFETをP型InAs結晶(111)B面上に作成した。ゲート絶縁膜としたSi【O_2】膜は、ソースガスSi【H_4】と【O_2】から化学気相成長法で結晶面上に成長させた。膜厚は1500【A!°】であった。ゲート電圧をかけると、電子濃度は8×【10^(15)】【m^(-2)】から5×【10^(16)】【m^(-2)】まで変った。4.2°Kにおける電子易動度の極大値はおよそ3900【cm^2】/V・Sであった。磁気伝導率を磁場1Tまで、温度を1から77Kまで変えて、電子濃度の凾数として測定した。観測された磁気伝導率を以下に要約する。1)垂直磁場中磁気伝導率Δσ⊥はB=0.1T近くで極小を示した。2)平行磁場中磁気伝導率Δσ〓は、全測定磁場領域で単調に減少した。3)Δσ⊥の極小値の電子濃度依存には構造が見られた。Δσ⊥の極小値は、Ns=8×【10^(15)】【m^(-2)】で1.7×【10^(-5)】mho/口からNs=1.5×【10^(16)】【m^(-2)】で2.6×【10^(-5)】mho/口までNsに比例して増加した。電子濃度が、15×【10^(16)】【m^(-2)】と2.0×【10^(16)】【m^(-2)】の間で急激な減少をし、Δσ⊥の極小値は2.2×【10^(-5)】mho/口となった。さらに電子濃度が増えると、Δσ⊥の極小値は再びNsに比例して増大し、Ns=5.5×【10^(16)】【m^(-2)】で2.9×【10^(-5)】mho/□となった。磁気伝導率の磁場依存については、スピン-軌道相互作用を取り入れた、局在理論で定性的に説明された[1]。しかしながら、磁気伝導率の電子濃度依存を説明するモデルは現在までのところ無い。[1] Y.Kawaguchi,I.Takayanagi and S.Kawaji:J.Phys,Soc.Jpm.56(1987)No.4 in printing.