鎌田大1,2 太田剛1 村木康二1 藤澤利正2
1量子電子物性研究部 2東京工業大学
2次元電子系に垂直に強い磁場を加えると、ローレンツ力によって電子は試料端に沿って伝播するようになる。量子ホール領域においては、試料内部ではフェルミレベルは磁場によって離散化したエネルギー準位のギャップ中にあるため、試料の両端にあるチャネル間の後方散乱は抑制され、そのためエッジチャネルは散逸を伴わない理想的なコヒーレント1次元チャネルとなる。これまでにエッジチャネルによって定義された様々な干渉計を用いた量子光学実験の電子版が実証されており、それによって電子のコヒーレント伝導特性や量子統計性を調べることが可能となった。これらの実験は、さらにエッジチャネルを量子チャネルとして、量子状態をデバイスサイズと同等の巨視的な距離に渡って伝送する可能性を示唆している。そのためには、電子の群速度は制御するべき重要なパラメータの1つである。
我々は飛行時間測定によって量子ホール領域におけるエッジマグネトプラズモン(EMP)の群速度を調べた[1]。ソース電極に電圧パルスを加えることでt=0において生成したEMPは、量子ポイント接合(QPC)に向かって試料端に沿って伝搬する。QPCに別のパルスを加え一時的にQPCを開くことで、ある遅延時間tdで到着したEMPをドレイン電流IDSとして選択的に検出することができる（図1）。我々は、金属ゲートによって定義されたエッジに沿って伝搬するEMPの群速度が、ゲートに印加した電圧VGに強く依存することを見出した（図2）。金属ゲートは面内の電界を遮蔽し、それによって群速度が遅くなるため、観測された群速度のVGによる変化は、金属ゲートによる遮蔽効果の変化を反映しているものと理解することができる。ここで遮蔽の強さが変化するのは、VGによってゲートとエッジチャネルの距離が変化するためである。
[1] H. Kamata, T. Ota, K. Muraki and T. Fujisawa, Phys. Rev. B 81 (2010) 085329.
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