短周期平面超格子の量子ホール領域における伝導現象の研究

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磁気長と同程度の長さの周期を持つ1次元変調を人工的に加えた2次元電子系、すなわち短周期平面超格子の、量子ホール効果が見られるような低温強磁場領域での振る舞いを研究することを目的として、1.測定に適した試料の開発、作成2.磁気抵抗異方性の電子濃度、温度、面内磁場の大きさ等、種々の物理パラメータへの依存性の測定を行った。初年度までに、単一の試料で、変調に平行、垂直な抵抗成分が測定できるような正方形状で8端子を持つ平面超格子試料を開発し、抵抗異方性の測定を行った結果、次数が1以上の高次のランダウ準位が半充填される磁場付近で、鋭い異方的構造(ピーク、ディップ)を観測した。これは、高次のランダウ準位に対して理論で予言されている電荷密度波(ストライプ)状態の、外部変調への応答を観測しているものと解釈できる。電子濃度に関して狭い帯域でのみに現れ、電荷密度波周期と外部変調周期の整合性が観測されているものと考えている。初年度は赤外光照射による永続的光伝導効果を利用し電子濃度を変化させていたが、この手法では電子濃度の精密な制御は難しく、また、一度増加させたものを減少させることは原理的に不可能である。そこで今年度は(2次元電子系に変調を加える表面側の格子と干渉しない)背面の金属ゲートにより電子濃度を変化させる新たなデバイスの開発を行い、それを用いて磁気抵抗異方性の測定を行った。その結果、より完全に整合性条件が実現したことによるものと考えられる、今までより大きな異方的構造、および、電子濃度変化の履歴に依存する抵抗の異常な振る舞いが観測された。この抵抗の履歴的な振る舞いは、電子の集団的な状態であるストライプ相に対して予想される履歴的振る舞いを反映しているものと考えられる。