二維電子島狀結構陣列邊緣磁電漿子之邊緣耦合效應

We present the experimental observation of radio-frequency(RF) resoponse in magnetic fields(B) of several um-sized 2D-island arrays, which are fabricated from a two-dimensional electron gas in a GaAs/AlGaAs heterostructrue by e-beam lithography and wet etching processes.These arrays are embedded in the gap of a 50 meandering coplanar waveguide defined by photolithography on the surface of the GaAs substrate. Each array has a different island size (8.5×2 um2, 8.5×4 um2) and a different adjacent distance (d). The coupling of the edges of neighboring islands can be controlled by d. The edge magneto-plasma (EMP) excitation can be clearly observed in the quantum-Hall-plateau regime in our experiments.We clearly observe the frequency and B dependence of the polarization due to EMP. The effect of the edgecoupling on the EMP spectrum of the 2D-islands will be reported.本實驗主要是利用電子束微影以及濕式蝕刻在砷化鎵/鋁砷化鎵的異質結構中作出島狀結構陣列並觀察這些數微米大小的二維島狀結構陣列在射頻中的共振行為。每個元件中島狀結構的尺寸和相鄰距離會有所不同，而相鄰島狀結構之間的距離可以控制邊緣的耦合效應。在實驗中，量子霍爾平台的區域附近可以發現到邊緣磁電漿子的激發態，我們清楚的觀察到極化效應中頻率和磁場的關聯是由邊緣磁電漿子所造成的。另外二維島狀結構在邊緣磁電漿子頻譜中的邊緣耦合效應也會被討論。第一章: 緒論 1.1 簡介 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 共平面波導(CPW) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 Shubnikov-de Hass 震盪 ．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.4 相關文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.5 Edge magnetoplasmons(EMPs) ．．．．．．．．．．．．．．．3 1.6 實驗目的 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第二章： 元件製作 2.1 樣品介紹 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.2 元件製作 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.3 樣品封裝及測試 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 第三章：實驗方法與裝置 3.1 He3系統 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 3.2 量測系統 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 3.2.1 系統原理 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 3.2.2 延遲時間 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 3.2.3 量測系統 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第四章：實驗數據分析與討論 4.1 數據處理 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.2 待測元件 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.3 實驗結果 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 4.4 結果分析 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 4.5 結論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35 參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5