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高感度遠赤外光検出系を用いた量子ホール系非平衡電子の空間分布観察

研究報告コード R000000731
掲載日 2002年9月30日
研究者
  • 河野 行雄
  • 小宮山 進
研究者所属機関
  • 東京大学大学院総合文化研究科
  • 東京大学大学院総合文化研究科
研究機関
  • 東京大学大学院総合文化研究科
報告名称 高感度遠赤外光検出系を用いた量子ホール系非平衡電子の空間分布観察
報告概要 量子ホール系における電気伝導は重要な物理的情報を与えるが,基本的な部分で未解明の問題が残っている。従来,伝導現象の究明には電気抵抗測定,熱分布測定や静電ポテンシャル分布測定などが試みられてきた。しかし,電気伝導の担い手となる非平衡電子の空間分布を観察した実験例は皆無であった。そこで,本研究ではサイクロトロン発光(遠赤外光)に着目し,量子ホール系における非平衡電子分布を観測する手法を開拓した。実際の測定では,発光は極めて微弱であるため,同じく量子ホール効果素子のサイクロトロン共鳴光吸収を利用した高感度な遠赤外光検出器を開発した。図1に,サイクロトロン発光強度の空間分布を示す。
1)量子ホール効果状態では,電子が注入されるコーナーと抽出されていくコーナーの2箇所で非平衡電子分布が生成している,
2)さらに電流を増大させていくと新たな分布が電子注入端子側においてのみ広がっていく,ことが分かった。
画像

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研究分野
  • 電流,電圧,電荷の計測法・機器
  • 量子光学一般
  • 赤外・遠赤外領域の測光と光検出器
  • 電子輸送の一般理論
  • 半導体と絶縁体の電気伝導一般
関連発表論文 (1)Y.Kawano and S.Komiyama,"Breakdown of the Quantized Hall Effect in the Vicinity of Current Contacts" Phys.Rev.B 61,2931-2938 (2000)
(2)Y.Kawano and S.Komiyama, "Local Breakdown of the Quantum Hall Effect and the Correlated Cyclotron Emission" Physica E 7(3-4),799-803(2000)
(3)Y.Kawano,Y.Hisanaga,H.Takenouchi,and S.Komiyama, "Highly-Sensitive and Tunable Detection of Far-Infrared Radiation by Quantum Hall Devices" J. of Appl.Phys. 89,4037-4048 (2001)
(4)Y.Kawano,S.Komiyama and K..Hirakawa, "Suppression of Electron-Hole-Pair Recombination in Edge States in Auantum Hall Regimes" Physica B 298,33-37(2001)
(5)Y.Kawano and S.Komiyama,"Imaging of Nonequilibrium Electrons in Quantized Hall Devices using Cyclotron Radiation" Proc. of 25th Int.Conf. on the Phys. of Semicon.(Osaka) 921-922(2000)
研究制度
  • 戦略的基礎研究推進事業、研究領域「量子効果等の物理現象」研究代表者 小宮山 進(東京大学大学院総合文化研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 河野 行雄,小宮山 進. 高感度遠赤外光検出系を用いた量子ホール系非平衡電子の空間分布観察. 戦略的基礎研究推進事業 量子効果等の物理現象 第4回シンポジウム予稿集,2000. p.161 - 161.

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