微小磁性体/半導体二次元電子系微細構造における輸送現象

微磁性材料/半导体二维电子系统微观结构中的输运现象

• 批准号: 03J10993
• 负责人: 原 正大
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2004)The University of Tokyo (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10993/
• 关键词: 空間変調磁場; スネーク軌道; コンダクタンス揺らぎ; 量子ホール効果; 後方散乱; 微小磁性体; 曲がり抵抗; ビリアードモデル; 半導体二次元電子系; snake軌道

半導体二次元電子系細線の基板表面上に磁性体細線を配置し、その漏れ磁場を利用して空間変調磁場を二次元電子系に導入した。この系において3つの異なるテーマで研究を行い、3編の論文(1編発表予定含む)及び2つの国際会議における発表を行った。1.二次元電子系チャネルの両端に符号の異なる空間変調磁場(勾配磁場)を導入し、伝導に異方性が生じることを示した。磁場勾配の方向により伝搬する方向が決まるスネーク軌道と電子-電子散乱の効果によりこの現象を説明した。2.位相緩和長が試料サイズと同程度になる低温において、勾配磁場によるコンダクタンス揺らぎの実験を行った。通常の一様磁場の場合との比較を行い、振る舞いの違いを磁束キャンセルの効果で説明した。3.磁性体細線による空間変調磁場に外から十分強い一様磁場を加えて、量子ホール領域における空間変調磁場の効果を調べた。量子ホール遷移領域における有限の縦抵抗が空間変調磁場により著しく抑制されることを観測した。新しい試みとして二次元電子系の曲がり抵抗を利用して、微小磁性体の磁化過程を検出することも行った。1ミクロン程度の磁性体リングにおいて明瞭に磁化状態(onion state及びclosure state)を検出する事ができ、磁壁の位置も同定できることを示した。半古典的なビリアードモデルを用いたシミュレーションにより曲がり抵抗の振る舞いを良く再現できることから、この手法は微小磁性体の磁化測定に有用であることを明らかにした。

将磁丝放在二维电子细线的表面上，并使用泄漏磁场将空间调制的磁场引入二维电子系统中。对该系统中的三个不同主题进行了研究，其中有三篇论文（包括计划发表），并在两个国际会议上进行了演讲。 1。在二维电子通道的两端引入了带有不同符号的空间调制磁场（梯度磁场），表明各向异性发生在传导中。这种现象是通过蛇轨道和电子电子散射的影响来解释的，其中传播方向取决于磁场梯度的方向。 2。进行一个实验以在低温下梯度磁场在相位弛豫长度与样本量大约相同的低温下，导致电导率波动。进行了与正常均匀磁场的情况进行比较，并使用磁通量取消的效果来解释行为差异。 3。通过使用薄磁线来研究量子孔区域中空间调制的磁场的效果，将具有足够强的外部磁场的均匀磁场应用于空间调制的磁场。据观察，量子孔过渡区域中有限的纵向电阻被空间调制的磁场显着抑制。还通过利用二维电子系统的弯曲阻力来检测微磁物质的磁化过程。已经表明，可以在约1微米的磁环中清楚地检测到磁化状态（洋葱状态和闭合状态），并且还可以鉴定出域壁的位置。该技术对于测量微磁性材料的磁化非常有用，因为它允许使用半经典台球模型通过仿真来很好地再现抗抗性的行为。

项目成果

Suppression of backscattering in quantum Hall narrow channel under transversally modulated magnetic field

横向调制磁场下量子霍尔窄通道中后向散射的抑制

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Journal of Modern Physics B (発表予定)
• 作者: 原 正大

Universal conductance fluctuations in a narrow channel of two-dimensional electron gas under gradient magnetic field with zero mean

• DOI: 10.1143/jpsj.73.2928
• 发表时间: 2004-11-01
• 期刊: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 1.7
• 作者: Hara, M;Endo, A;Iye, Y
• 通讯作者: Iye, Y

原 正大: "Transport in two-dimensional electron gas narrow channel with a magnetic-field gradient"Physical Review B. 発売予定.

原正宏：“具有磁场梯度的二维电子气窄通道中的传输”物理评论 B。预定发布。

Transport in two-dimensional electron gas narrow channel with a magnetic-field gradient

具有磁场梯度的二维电子气窄通道中的传输

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physical Review B 69
• 作者: 原 正大;原 正大
• 通讯作者: 原 正大

原 正大: "Transport in Ferromagnet/Semiconductor 2DEG Hybrid Network Structure"Physica E. 発売予定.

Masahiro Hara：“铁磁体/半导体 2DEG 混合网络结构中的传输”Physica E. 预定发布。