分數量子霍爾態(tài)自旋性質的實驗研究.pdf

1、20世紀80年代初整數和分數量子霍爾效應的發(fā)現開創(chuàng)了凝聚態(tài)物理學中一個全新的研究領域。在過去30年中，這個領域取得了巨大進展。朗道量子化、無序、電子一電子相互作用和各種自旋相互作用使量子霍爾效應的研究變得豐富多彩。
　　 本篇論文主要研究分數量子霍爾態(tài)的自旋性質。自旋自由度為分數量子霍爾態(tài)帶來了豐富的物理，開辟了一個引人注目的研究方向。不同基態(tài)間的相變、原子核和電子的相互作用等有趣的現象都和自旋自由度有關。在二維電子系統(tǒng)中，電子

2、自旋和原子核自旋通過超精細相互作用相互耦合。這個耦合使我們可以通過核磁共振的方法來研究電子態(tài)的自旋自由度。
　　 本論文主要講述了兩方面的工作。一是通過對稀釋制冷機的改造，獲得了低達10mK左右的電子溫度。極低溫的獲得是分數量子霍爾態(tài)研究的基礎，所有關于分數量子霍爾態(tài)的研究都是在極低溫下進行的。二是利用電阻探測核磁共振方法來研究分數量子霍爾態(tài)的自旋性質。
　　 本論文共分為五章。
　　 第一章簡單介紹了二維電子系

3、統(tǒng)的研究背景以及量子霍爾效應這一領域中的基礎知識和基本概念。
　　 第二章簡單介紹了有關低溫的基礎知識并詳細介紹了我們實驗中用到的稀釋制冷機的工作原理。
　　 第三章詳細介紹了我們對稀釋制冷機的改造工作。通過這個改造我們成功地將稀釋制冷機的電子溫度降低到了約10mK。
　　 第四章詳細介紹了電阻探測核磁共振(RDNMR)方法的基本原理，并利用電阻探測核磁共振技術研究了2/3態(tài)自旋相變和1/2態(tài)處的核自旋弛豫，驗證