分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)自旋性質(zhì)的實驗研究.pdf

1、20世紀(jì)80年代初整數(shù)和分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)開創(chuàng)了凝聚態(tài)物理學(xué)中一個全新的研究領(lǐng)域。在過去30年中，這個領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)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(yīng)的研究變得豐富多彩。
　　 本篇論文主要研究分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)的自旋性質(zhì)。自旋自由度為分?jǐn)?shù)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(xiàn)象都和自旋自由度有關(guān)。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(xì)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(jī)的改造，獲得了低達(dá)10mK左右的電子溫度。極低溫的獲得是分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)研究的基礎(chǔ)，所有關(guān)于分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)的研究都是在極低溫下進(jìn)行的。二是利用電阻探測核磁共振方法來研究分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)的自旋性質(zhì)。
　　 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(yīng)這一領(lǐng)域中的基礎(chǔ)知識和基本概念。
　　 第二章簡單介紹了有關(guān)低溫的基礎(chǔ)知識并詳細(xì)介紹了我們實驗中用到的稀釋制冷機(jī)的工作原理。
　　 第三章詳細(xì)介紹了我們對稀釋制冷機(jī)的改造工作。通過這個改造我們成功地將稀釋制冷機(jī)的電子溫度降低到了約10mK。
　　 第四章詳細(xì)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(shù)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