ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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長田研究室
准教授
長田 俊人
助教
田縁 俊光
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低次元電子系の量子伝導。トポロジカルな性質を持つ電子系や、強磁場やナノ構造により空間的に閉じ込めた電子系が示す新しい電子状態や伝導現象の探索・解明・制御に関する研究を行う。バンド構造のベリー曲率、トポロジカル電子相、擬スピン自由度、電子軌道・磁束配置・系の空間構造の整合性などに関連した量子効果・幾何効果・多体効果に興味がある。研究対象はグラフェンなどの原子層物質、有機導体などの低次元物質、半導体・超伝導体の人工ナノ構造である。複合原子層(ファンデルワールスヘテロ構造)形成、全磁場方位依存性の精密計測、小型パルス磁石による強磁場計測など、微小試料の形成と低温高圧強磁場下の微小試料の電気的・磁気的・熱的測定を主な実験手段とする。最近はグラフェン、フォスフォレンなどの原子層物質や、トポロジカル相表面に形成されたヘリカル/カイラル表面電子系の量子伝導に関する研究を集中的に行っている。

原子層転写積層装置。不活性ガス雰囲気中で、バルク結晶から劈開単離した単原子層結晶を、位置調整して積層圧着し、複合原子層(ファンデルワールスヘテロ構造)を作成する。空気中で不安定な原子層物質や複合原子層系の試料作製に威力を発揮する。
平坦で不活性な表面を持つh-BN少数原子層結晶上に転写積層して高移動度化した単層/2層グラフェン接合素子とその量子ホール伝導。接合をまたぐ縦抵抗とホール抵抗の振舞は、接合に沿ってトポロジカルに保護されたエッジチャネルのみが残ることを表す。占有率(filling factor)ゼロ近傍の微細構造は基底ランダウ準位の対称性の破れを示唆する。

研究テーマ

  1. 原子層物質(グラフェン、フォスフォレン等)の電子状態と量子伝導
  2. 有機ディラック電子系の量子ホール強磁性相におけるヘリカル表面状態
  3. 多層量子ホール系におけるカイラル表面状態の量子伝導
  4. 層状物質の角度依存磁気伝導と層間コヒーレンス
  5. 電場磁場中ブロッホ電子系におけるカオスと電気伝導