Quest for collective excitation mode in quantum Hall states of single-layer graphene

• Project/Area Number: 19540337
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: ARAI Toshikazu Kyoto University, 低温物質科学研究センター, 助教 (80333318)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): FUKUDA Akira 兵庫医科大学, 物理学教室, 准教授 (70360633) ; SAWADA Anju 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (90115577) ; NISHINAKAGAWA Ryohei 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; YAMANAKA Shuji 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; ISOYAMA Soichiro 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2008: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2007: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 半導体 / グラフェン / 2次元電子 / エッジ状態 / ナノグラフェン / グラフェンナノリボン / 量子ホール効果 / ディラック粒子 / 集団励起 / ゼロギャップ半導体 / 集団振動励起 / HOPG / 希釈冷凍機 / 高周波測定

Research Abstract

グラフェン電子のエッジ状態とサイズ効果を調べる目的に適したナノグラフェン試料の作成に成功した。幅約100 nm のグラフェンナノリボンおよび大きさ約100 nm のグラフェンナノフレークが得られた。これらの厚さは1 nm 程度であり、単層ナノグラフェンであると考えられる。
予備実験として、ヘリウム液面電子を使ってエッジ電子の振動励起であるエッジマグネトプラズモン共鳴スペクトルを測定した。横方向の閉じこめポテンシャルが弱いときに新しい振動モードが観測されたと思われる

Research Products

• [Journal Article] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2009)
  • Author(s): T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conf. Ser 150 Pages: 32129-32129
• [Journal Article] Anomalous Magneto- transport in the Layer Imbalanced ν=1 Bilayer Quantum Hall State (2009)
  • Author(s): Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conf. Ser 150 Pages: 22068-22068
• [Journal Article] Activation Study of the Pseudospin in the ν=1 Bilayer Quantum Hall Effect (2009)
  • Author(s): A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conf. Ser 150 Pages: 22012-22012
• [Journal Article] Actication Study of the Pseudospin in the υ=1 Bilayerr Quantum Hall Effect (2009)
  • Author(s): A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, A. Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conference Series 150 Pages: 22012-22012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous Magnetotransport in the Layer Imbalanced υ=1 Bilayer Quantum Hall State (2009)
  • Author(s): Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, A. Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conference Series 150 Pages: 22068-22068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2009)
  • Author(s): T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayamaa, A Fukuda, A Sawada
  • Journal Title: J. Phys. : Conference Series 150 Pages: 22068-22068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron attachment to atomic hydrogen on the surface of liquid ^4He (2008)
  • Author(s): T. Arai, H. Yayama, K. Kono
  • Journal Title: Low Temp. Phys 34 Pages: 397-403
• [Journal Article] Electron attachment to atomic hydrogen on the surface of liquid ^4He (2008)
  • Author(s): T. Arai, H. Yayama, K. Kono
  • Journal Title: Fiz. Niz. Temp 34 Pages: 496-503
• [Journal Article] Activation study of the bilayer ν=1/3 quantum Hall state (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z.F. Ezawa, and A. Sawada
  • Journal Title: Physica E 40 Pages: 1261-1263
• [Journal Article] Charge Transport in Quasi-One-Dimensional Electron System on Liquid Helium (2008)
  • Author(s): R. Kobayashi, I.B. Berkutov, S. Yamanaka, T. Arai, and H. Yayama
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn 76 Suppl.A Pages: 196-197
• [Journal Article] Actication Study of the bilayer υ=1/3 quantum Hall state (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, A. Sawada
  • Journal Title: Physica E 40 Pages: 1261-1263
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron attachment to atomic hydrogen on the surface of liquid 4He (2008)
  • Author(s): T. Arai, H. Yayama, K. Kono
  • Journal Title: Low Temperature Physics 34 Pages: 397-403
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Practical Design for Improving the Sensitivity to Search for Dark Matter Axions with Rydberg Atoms (2008)
  • Author(s): M. Shibata, T. Arai, A. Fukuda, H. Funahashi, T. Haseyama, S.
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics 151 Pages: 1043-1048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A High-Sensitivity Microwave-Single-Photon Detector with Rydberg Atoms at Low Temperature (2008)
  • Author(s): T. Haseyama, T. Arai, A. Fukuda, H. Funahashi, S. Ikeda, K. Imai,
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics 150 Pages: 549-554
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge Transport in Quasi-One-Dimensional Electron System on Liquid Helium (2007)
  • Author(s): R. Kobayashi, I.B. Berkutov, S. Yamanaka, T. Arai, and H. Yayama
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan 76 Pages: 196-197
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヘリウム液面電子のエッジマグネトプラズモン共鳴測定 : 電子密度分布の効果 (2009)
  • Author(s): 新井敏一, 磯山総一郎, 山中修司, 西中川良平, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教学院池袋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] ヘリウム液面電子におけるエッジマグネトプラズモン共鳴線幅の異常なふるまい (2009)
  • Author(s): 新井敏一, 山中修司, 磯山総一郎, 西中川良平, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2009-03-13
• [Presentation] グラフェンナノリボンの試料作成 (2009)
  • Author(s): 西中川良平, 新井敏一, 寺嶋孝仁, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2009-03-13
• [Presentation] 2層系υ=1量子ホール状態におけるソリトン格子相の熱励起 (2009)
  • Author(s): 福田昭, 寺澤大樹, 森野正行, 古住信介, 岩田一樹, 小笠原良晃, 新井敏一, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2009-03-13
• [Presentation] 電子密度差のある2層系υ=1量子ホール状態における活性化エネルギーの測定 (2009)
  • Author(s): 小笠原良晃, 福田昭, 岩田一樹, 関川貴史, 新井敏一, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2009-03-13
• [Presentation] ヘリウム液面電子におけるエツジマグネトプラズモン共鳴線幅の異常なふるまい (2009)
  • Author(s): 新井敏一, 山中修司, 磯山総一郎, 西中川良平, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2009-03-13
• [Presentation] Quest for the Josephson-like Phenomenon in the Bilayer Quantum Hall State by Microwave Irradiation (2008)
  • Author(s): S. Tsuda, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Arai, and A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Electron density profile dependence of edge-magnetoplasmon in surfacestate electrons in liquid helium (2008)
  • Author(s): S. Isoyama, S. Yamanaka, R. Nishinakagawa, A. Fukuda, T. Arai, H. Yayama, and A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Novel Quantum Phases in the Bilayer Quantum Hall States (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, T. Arai, and A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Preparation of Smooth Edge Graphene Nanoribbon Samples (2008)
  • Author(s): R. Nishinakagawa, T. Arai, T. Terashima, A. Fukuda, and A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Novel Quantum Phases in the Bilayer Quantum Hall States (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, T. Arai, A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Electron density profile dependence of edge-magnetoplasmon in surface-satate electrons in linquid helium (2008)
  • Author(s): S. Isoyama, S. Yamanaka, R. Nishinakagawa, A. Fukuda, T. Arai, H. Yayama, A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Quest for the Josephson-like Phenomenon in the Bilayer Quantum Hall State by Microwave Irradiation (2008)
  • Author(s): S, Isuaa, I. Ogasawa, A. Fukuda, K. Iwata, T. Arai, A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-20
• [Presentation] Preparation of Smooth Edge Graphene Nanoribbon Samples (2008)
  • Author(s): R. Nishinakagawa, T. Arai, T. Terashima, A. Fukuda, A. Sawada
  • Organizer: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-12-19
• [Presentation] Magnetoresistance Anomalies in the Laver Imbalanced ν=1Bilaver Quantum Hall State (2008)
  • Author(s): Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center,
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] Elementary Excitations in the $\nu= 1/3$ Bilayer Fractional Quantum Hall State (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and A. Sawada
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center,
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] Influence of the Edge Profile on Edge Magnetoplasmon Spectrum of Helium Surface State Electrons (2008)
  • Author(s): S. Yamanaka, T. Arai, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center,
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] ヘリウム液面電子におけるエッジマグネトプラズモンの振動モード切り替わり (2008)
  • Author(s): 新井敏一, 山中修司, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 2層系量子ホール状態における磁気抵抗のマイクロ波応答 (2008)
  • Author(s): 小笠原良晃, 福田昭, 津田是文, 岩田一樹, 新井敏一, 関川貴史, 熊田倫雄, 平山祥郎, 江澤潤一, 澤田安樹
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2008)
  • Author(s): Amsterdam, Netherlands, T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center, Amsterdam, Netherlands
  • Year and Date: 2008-08-11
• [Presentation] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2008)
  • Author(s): T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Fukuda, A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center, Amsterdam, Netherland
  • Year and Date: 2008-08-11
• [Presentation] Anomalous Magnetotransport in the Layer Imbalanced ν=1 Bilayer Quantum Hall State (2008)
  • Author(s): Amsterdam, Netherlands, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center
  • Year and Date: 2008-08-07
• [Presentation] Activation Study of the Pseudospin in the ν=1 Bilayer Quantum Hall Effect (2008)
  • Author(s): Amsterdam, Netherlands, A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center
  • Year and Date: 2008-08-07
• [Presentation] Activation study of the Pseudospin in the υ=1 Bilayer Quantum Hall Effect (2008)
  • Author(s): A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center, Amsterdam, Netherland
  • Year and Date: 2008-08-07
• [Presentation] Anomalous Magnetotransport in the Layer Imbalanced υ=1 Bilayer Quantum Hall State (2008)
  • Author(s): Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, A. Sawada
  • Organizer: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • Place of Presentation: RAI Conference Center, Amsterdam, Netherland
  • Year and Date: 2008-08-07
• [Presentation] Crossover of edge excitation modes of a helium surface electron (2008)
  • Author(s): RIKEN, Wako-shi, Japan, Toshikazu Arai
  • Organizer: International Workshop on Electrons on Helium
  • Place of Presentation: Towards Single Electron Manipulation
  • Year and Date: 2008-04-08
• [Presentation] Crossover of edge excitation modes of a helium surface electron (2008)
  • Author(s): Toshikazu Arai
  • Organizer: International Workshop on Electrons on Helium : Towards Single Electron Manipulation
  • Place of Presentation: RIKEN Wako-shii, Japan
  • Year and Date: 2008-04-08
• [Presentation] 電子密度差のある2層系ν=1量子ホール状態における2層独立化と磁気抵抗異常 (2008)
  • Author(s): 小笠原良晃, 福田昭, 岩田一樹, 関川貴史, 新井敏一, 江澤潤一, 熊田倫雄, 平山祥郎, 澤田安樹
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学本部(東大阪)キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 電子密度差のある2層系ν=1量子ホール状態における2層独立化と磁気抵抗異常 (2008)
  • Author(s): 小笠原良晃, 福田昭, 岩田一樹, 関川貴史, 新井敏一, 江澤潤一, 熊田
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学東大阪キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 光学顕微鏡, 原子間力顕微鏡によるグラフェンの探索 (2008)
  • Author(s): 西中川良平, 新井敏一, 寺嶋孝仁, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター第6回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホールII
  • Year and Date: 2008-02-23
• [Presentation] 2層系$\nu=1/3$量子ホール状態における層間電子密度差による活性化エネルギーの変化 (2008)
  • Author(s): 関川貴史, 福田昭, 新井敏一, 岩田一樹, 小笠原良晃, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター 第6回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2008-02-23
• [Presentation] 光学顕微鏡、原子間力顕微鏡によるグラフェンの探索 (2008)
  • Author(s): 西中川良平, 新井敏一, 寺嶋孝仁, 福田昭, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター 第6回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2008-02-23
• [Presentation] 電子密度差のある2層系$\nu=1$量子ホール状態の磁気抵抗異常 (2008)
  • Author(s): 小笠原良晃, 福田昭, 岩田一樹, 新井敏一, 澤田安樹
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター 第6回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2008-02-23
• [Presentation] ヘリウム回収端末遠隔監視システム (2008)
  • Author(s): 新井敏一、松原明
  • Organizer: 京都大学低温物質科学研究センター 第6回研究交流会
  • Place of Presentation: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • Year and Date: 2008-02-23
• [Presentation] Influence of the Edge Profile on Edge Magnetoplasmon Spectrum of Helium Surface State Electrons (2007)
  • Author(s): S. Yamanaka, T. Arai, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center, Gifu, Japan
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] Elementary Excitations in the ν=1/3 Bilayer Fractional Quantum Hall State (2007)
  • Author(s): A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and A. Sawada
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center, Gifu, Japan
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] Magnetoresistance Anomalies in the Layer Imbalanced ν_T=1 Bilayer Quantum Hall State (2007)
  • Author(s): Gifu, Japan, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and A. Sawada
  • Organizer: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • Place of Presentation: Nagaragawa convention center
  • Year and Date: 2007-10-30
• [Presentation] 2層系ν=1量子ホール状態における磁気抵抗異常 (2007)
  • Author(s): 福田昭, 岩田一樹, 関川貴史, 小笠原良晃, 新井敏一, 熊田倫雄, 平山
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 2層系ν=1/3量子ホール状態における層間電子密度差に応じた活性化エネルギーの連続変化 (2007)
  • Author(s): 関川貴史, 福田昭, 岩田一樹, 新井敏一, 熊田倫雄, 平山祥郎, 江澤潤
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Book] 「分子エレクトロニクスの話」「(トピックス9) グラフェン」(齋藤軍治 編著)
  • Author(s): 新井敏一
  • Total Pages: 109
  • Publisher: 化学同人