半導体超格子における電気伝導の半古典論

半导体超晶格导电的半经典理论

基本信息

批准号：
08740318
负责人：
永尾太郎
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740318/
关键词：
半導体超格子半古典論カオス 2次元電子系

项目摘要

量子アンチドット系は、半導体内部の2次元電子系に電子の入れない高ポテンシャルのドット領域(アンチドット)を格子状に並べた超格子系である。格子定数は数十ナノメートルから1マイクロメートル程度にとられる。サイクロトロン半径が格子定数程度になる磁場をかけることにより、非常に多様な物理現象をみることができる。アンチドット系のモデルは、散乱体の配列の中をカオス的に運動する質点の系(Sinaiビリヤード)によって与えられる。ランダムに選んだ初期条件から質点系の古典力学を解くことにより、電子の古典軌道が生成される。多くの古典軌道の情報が集まると、線形応答理論によって電子の磁気抵抗やホール抵抗が計算される。この方法により、正方格子からランダム格子に散乱体配列を変えていったときの磁場の影響下で電子の振る舞いの計算を行った。ランダム性によってサイクロトロン半径と格子定数の整合性に起因する磁気抵抗の振動が抑えられることがわかった。さらに、異方的なランダム格子について計算を行うことにより、磁気抵抗の振動が局在軌道の存在によるものではなく、拡散軌道の寄与によって生じることを明確に示すことができた。最近、大阪大学の実験グループの研究により、磁気抵抗とホール抵抗の振る舞いには相関があり、磁気抵抗のピークとホール抵抗の微分のピークが同じ磁場で生じることが発見された。この相関が、上記の数値計算の方法によって再現できることも示すことができた。弱い磁場においてホール抵抗の値が通常の逆の符号をとるということも実験的に知られているが、これについても計算も行い、逆符号のホール抵抗が最も強く現れるような最適なアンチドットの大きさがあることが発見された。

量子解毒剂系统是超级晶格系统，在该系统中，不进入半导体内部二维电子系统的高电位区域（解毒器）以晶格模式排列。晶格常数可以在几十纳米和一个千分尺之间。通过施加磁场，在晶状体半径上是晶格常数，可以看到各种各样的物理现象。抗点系统的模型是由质量点系统给出的，该系统在散射器阵列中混乱地移动。电子的经典轨道是通过从随机选择的初始条件中求解质量系统的经典力学而产生的。当收集了许多经典轨道的信息时，使用线性响应理论计算电子的磁性和大厅电阻。通过这种方法，当散射器排列从平方晶格变为随机晶格时，电子的行为是在磁场的影响下计算的。已经发现，随机性抑制了由回旋子半径和晶格常数引起的磁倍率的振动。此外，对各向异性随机晶格的计算能够清楚地证明，磁取力的振动不是由局部轨迹的存在引起的，而是由于扩散轨迹的贡献而引起的。大阪大学的实验组最近进行的一项研究发现，磁阻和霍尔电阻行为之间存在相关性，而磁倍率的峰值和霍尔电阻的峰值发生在同一磁场中。还可以证明可以通过上述数值计算方法复制这种相关性。还在实验上知道，孔电阻的值在弱磁场中取决于正常的相反符号，但是对此进行了计算，并且发现存在最佳的抗点大小，其中具有逆符号的孔阻力似乎最强烈。