極低溫下電子相位相干時間之量測(I)

Abstract

本計畫擬進行對二維金屬薄膜在極低溫時的電子相位相干時間的量測，以探討當溫度趨近於絕對零度時，導電電子的相位相干時間是否會發散或是達到一個飽和值的課題。這個課題牽涉到一個低維電子氣的「基態」行為，非常基礎而重要。由於有些學者認為，當今文獻中的某些實驗所顯示的電子相位相干時間的飽和，是受到極稀磁性雜質的影響，因此本計畫擬有系統的量測Kondo系統（如銅鐵和銅鈷）中的自旋—翻轉散射率，並決定其對溫度和電子自由程的行為。這個實驗，可以增進凝態物理學家對於磁性交互作用這一個經典多體問題的瞭解。對自旋—翻轉散射時間的定量量測，也將有助於我們釐清電子相位相干時間飽和的難題。本計畫的大部分實驗需在3He-4He稀釋致冷機中進行，以使量測溫度得以達到T << TK（TK為Kondo溫度）的條件，並且盡量逼近絕對零度。為了進行超低溫的量測，本計畫並擬與日本「理化學研究所（RIKEN）」的「低溫物理實驗室」合作，使用其超大型3He-4He稀釋致冷機，以便將金屬薄膜的電性量測，推展到10 mK甚或更低，這將成為全世界最前沿的超低溫量子傳輸實驗之一。