半導体用語集
コンダクタンスの量子化
英語表記：quantized conductance
半導体細線で、その長さが平均自由行程より短くなると（「バリスティック伝導」の項参照）、コンダクタンスが g₀=2e²/ħ（2は電子のスピン縮退に起因）を単位として量子化される現象を指す。スプリットゲートなどにより電子密度あるいは閉じ込めポテンシャルを制御し、バリスティック細線中で電子が占有する一次元サブバンドの数を1,2,3…と調節すると、コンダクタンスはg₀, 2g₀,3g₀…と階段的に増加していく。このコンダクタンスの量子化は、電子の速度（フェルミ波数に比例）と電子の状態密度（一次元ではフェルミ波数に反比例）の積である各準位の担う電流値が一定となる一次元の特殊性に起因する。Landauer公式に基づく見方をすると、バリスティック細線において一つのモードが運ぶコンダクタンスは2e²/ħであり、線幅や電子密度の増大により、この一次元準位の数（モードの数）が増えると、2e²/ħ×(モード数) のコンダクタンスになると考えることができる。このコンダクタンスの量子化は、細線部分の長さがないポイントコンタクトでも観測することができる。逆に十分長いバリスティック細線では、一次元細線に特有の朝永-ラッティンジャー流体（「朝永-ラッティンジャー流体」の項参照）となり、低温で量子化値からのずれが生じる。強磁場中で量子ホール効果（「量子ホール効果」の項参照）が起こる領域では、二端子間のコンダクタンスはe²/ħ×(ランダウ準位の数) となるが、これも強磁場中ではエッジチャネルがマクロな長さにわたり実効的にバリスティック細線となり、この量子化コンダクタンスが測定されていると考えることもできる（強磁場中ではスピン縮退は解けており2はつかない）。実際にポイントコンタクト（バリスティック量子細線）に磁場を加えていくと、零磁場でみられる量子化コンダクタンスは連続的に量子ホール効果に繋がっていく。ポイントコンタクトの伝導特性を詳しく調べると、多くのデバイスで 2e²/ħ×0.7 にもわずかな構造がみられる。この起源はまだはっきりしないが、零磁場におけるスピン分離との関連が指摘されており興味深い。
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