超低温走査プローブ法による2次元電子系の磁場中局所状態密度観測

超低温扫描探针法观测二维电子系统磁场局域态密度

• 批准号: 17684011
• 负责人: 神原 浩
• 金额: $ 12.65万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 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-17684011/
• 关键词: 走査プローブ顕微鏡; 低温物性; 半導体物性; 表面・界面物性; 量子ドット; 量子ホール効果

グラファイトおよび半導体という異なる2つの2次元電子系において、その高磁場中における特異な電子状態-量子ホール状態と端状態-を、超低温走査トンネル顕微/分光装置(ULT-STM/STS)を用いて実空間観測による研究を行ってきた。昨年度までに高配向性熱分解グラファイト(HOPG)試料表面上の原子数個程度の大きさの格子欠陥周辺において、磁場中ではランダウ準位間のエネルギーに局在状態が形成されていることを実空間観測し、それが、クーロン引力型のポテンシャルによって捕獲された電子系として、状態密度分布の理論計算結果と半定量的に一致することなどを明らかにしてきた。このグラファイト表面上の量子ホール効果的なふるまいをさらに追求し、より理想的な2次元電子系上での電子状態の観測を行うため、昨年度より、バルクのグラファイトから単層のグラファイトシート(グラフェン)を作製・抽出する作業に取り組んできた。マンチェスター大学のグループが行ったミクロ劈開の方法を追試した結果、今年度初めてシリコン基板上にグラフェンを作製することに成功した。これが数層ではなく、"単層"のグラフェンシートであることを、AFMによる厚さ測定、並びに高磁場中の2端子伝導度測定により行い、グラフェンに特有の半整数量子ホール効果を確認できた。作製したグラフェン試料(最大でも数十μm程度)の低温・高磁場中でのSTM/STS観測を目指し、STM探針をアプローチさせるための粗動機構の改良と、金蒸着膜のガイドラインを試料周辺に作製する微細加工技術の開発を行ってきた。低温・磁場中でのグラフェンSTM/STS観測が現在進行中である。

2-D electron system in semiconductor with high magnetic field, special electron state, quantum state and terminal state, ultra-low temperature probe, micro/spectroscopic device (ULT-STM/STS) and space probe. In the past year, the high alignment thermal decomposition (HOPG) sample surface has a large number of atoms, and the lattice structure is incomplete. The magnetic field has a large number of atoms, and the lattice structure is incomplete. The magnetic field has a large number of atoms, and the lattice structure is incomplete. The magnetic field has a large number of atoms, and the lattice structure is incomplete. The theoretical calculation results of the state density distribution are in semi-quantitative agreement. The measurement of electronic states on ideal two-dimensional electron systems is based on the determination of quantum particles on the surface of the particles, the determination of electron states on ideal two-dimensional electron systems, the determination of electron states on ideal two-dimensional electron systems, the determination of electron states on ideal two-dimensional electron systems, the determination of electron states on ideal two-dimensional electron systems, and the determination of electron states on ideal two-dimensional electron systems. The method of cleavage was successfully tested at the beginning of this year. The results of the two-terminal conductivity measurement in high magnetic fields, AFM thickness measurement, and high magnetic field are confirmed by the unique half-integer quantum effect. STM/STS probe detection in low temperature and high magnetic field, improvement of STM probe coarse motion mechanism, development of micromachining technology for manufacturing thin film samples (up to tens of microns). STM/STS measurements are now in progress in low temperature and magnetic fields.

项目成果

Construction of a dilution refrigerator based ultra-low temperature scanning tunneling microscope

• DOI: 10.1143/jjap.45.1909
• 发表时间: 2006-03-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS
• 作者: Kambara, H;Matsui, T;Fukuyama, H
• 通讯作者: Fukuyama, H

Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of Sr2RuO4

Sr2RuO4 的扫描隧道显微镜和光谱

• 发表时间: 2006
• 期刊: AIP Conference Proceeding Series 850
• 作者: Kambara H;Niimi Y;Maeno Y(5番目);他3名
• 通讯作者: 他3名

超低温走査トンネル顕微鏡の製作

超低温扫描隧道显微镜的制作

• 发表时间: 2006
• 期刊: 固体物理 41・2
• 作者: 神原 浩;松井朋裕;福山 寛
• 通讯作者: 福山 寛

NMR Measurements on New Quantum Phases in 2D ^3He

2D ^3He 新量子相的 NMR 测量

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physica B (印刷中)
• 作者: Y.Kawaguchi;H.Saito;M.Ueda;C.J.Yoon;S.Murakawa
• 通讯作者: S.Murakawa

磁場中2次元電子系のSTS観測

磁场中二维电子系统的 STS 观测

• 发表时间: 2007
• 作者: 松井朋裕;神原 浩
• 通讯作者: 神原 浩