マイクロ波を用いた2層系量子ホール状態におけるマクロ・コヒーレンスの研究

利用微波研究双层量子霍尔态的宏观相干性

• 批准号: 05J04948
• 负责人: 岩田 一樹
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J04948/
• 关键词: 量子ホール効果; 2次元電子系; 2層系; マイクロ波; ホール抵抗; 磁気抵抗; 強磁場; 2次元ボース凝縮; 高周波; 低次元半導体物性; 巨視的コヒーレンス; 強磁場下での物性; 電子物性

本研究の目標は、量子ホール状態における巨視的コヒーレンスの存在を示すことである。しかし、量子ホール状態は粒子数に揺らぎを許さない、非圧縮状態であるため、超伝導状態のような巨視的な位相のコヒーレンズを検出するのは困難である。そこで、2次元電子系を2枚近接配置し、トンネリングが存在する2層系の量子ホール状態において、超伝導のSIS接合に見られるジョセフソン効果に類似した現象の検出を目指す。その為には、超低温、強磁場の極限環境下でマイクロ波(30GHz程度)を導入する必要がある。従って、本年度はマイクロ波導入回路を組み込んだ希釈冷凍機の作成に取り組んだ。減衰を抑えて30GHz程度のマイクロ波を導入するには、低抵抗の同軸ケーブルを用いる必要があるが、一方で、超低温を実現するためには熱流入を抑えなければならない。そのバランスをとるのは難しく、当初、マイクロ波は導入できたが、希釈冷凍機の温度が4K以下に下がらなかった。この問題は、熱伝導が悪く、抵抗が0である超伝導の同軸ケーブルを使用することで解決することができ、最低温度30mKにおいて、10MHz〜40GHzのマイクロ波を導入することに成功した。今後、この希釈冷凍機を用いて、継続的に研究を進めていくことで、2層系量子状態において、ジョセフソン効果類似現象の検出が期待できる。また、近年、2層系量子ホール状態の電子スピン状態が注目をあびているが、電子スピン磁気共鳴(ESR)を用いた研究はほとんど行われておらず、今後、この希釈冷凍機を用いてESRを行うことで、2層系量子ホール状態の電子スピン状態の解明も期待できる。

The purpose of this study is to demonstrate the existence of quantum states in macroscopic vision. It is difficult to detect the particle number in the quantum state, the non-compressed state, and the macroscopic state. The quantum state of the two-layer system, the close proximity of the two-dimensional electron system, the existence of the two-dimensional electron system, the SIS junction of the two-dimensional electron system, and the occurrence of similar phenomena are indicated. It is necessary to introduce microwave (about 30GHz) under extreme environment of ultra-low temperature and strong magnetic field. This year, the company will organize the production of refrigerator. Attenuation is suppressed at 30GHz. Low resistance is required for coaxial transmission. The temperature of the refrigerator is below 4K. This problem is solved by heat conduction, resistance to coaxial transmission, minimum temperature of 30mK, and transmission of 10MHz to 40GHz. In the future, the research on the application of this kind of refrigerator is expected to advance in the field of two-layer quantum state. In recent years, the electronic state of two-layer quantum state has been studied by electron magnetic resonance (ESR). In the future, the electronic state of two-layer quantum state has been studied by ESR.

项目成果

電子密度差のある2層系v=1量子ホール状態における2層独立化と磁気抵抗異常

电子密度差v=1量子霍尔态两层系统中的两层独立性和磁阻异常

• 发表时间: 2008
• 作者: A.Fukuda;M.Morino;et. al.;K.iwata;K.Iwata;K.Iwata;K.Iwata;K.Iwata;M.Morino;M.Morino;小笠原 良晃
• 通讯作者: 小笠原 良晃

Resistance Anomaly induced by Interlayer Phase Solitons in a Double-Layer Quantum Hall Effect

双层量子霍尔效应中层间相位孤子引起的电阻异常

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physical Review Letters 100
• 作者: A.Fukuda;D.Terasawa;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Anisotropic Magnetotransport near the Bilayer ν =2/3 Quantum Hall State

双层附近的各向异性磁输运 ν =2/3 量子霍尔态

• 发表时间: 2006
• 期刊: Y.Hirayama, AIP Conference Proceedings 850
• 作者: M.Morino;K. Iwata;M. Suzuki;A. Fukuda;A.Sawada;Z. F. Ezawa;N. Kumada and Y.Hirayama
• 通讯作者: N. Kumada and Y.Hirayama

Anisotropic magnetotoransport near the ν=2/3 quantum Hall state

ν=2/3 量子霍尔态附近的各向异性磁输运

• 期刊: Physica E 掲載予定(To be published.)
• 作者: A.Fukuda;M.Morino;et. al.;K.iwata;K.Iwata;K.Iwata;K.Iwata;K.Iwata;M.Morino;M.Morino
• 通讯作者: M.Morino

Effects of in-plane magnetic field direction on the nuclear-spin relaxation in the v=23 quantum Hall state

v=23量子霍尔态面内磁场方向对核自旋弛豫的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physica E 40
• 作者: K.Iwata;M.Morino;et. al.
• 通讯作者: et. al.