Quantum Transport Phenomena in Twist-Controlled van der Waals Tunnel Junctions
Project/Area Number |
19H01820
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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Keywords | グラフェン / 原子層 / ファンデルワールスヘテロ接合 / 二次元結晶 / トンネル輸送 / トンネル伝導 / トンネル接合 |
Outline of Research at the Start |
フェルミ面トポロジーの変化点では、電子状態密度にvan Hove特異点が形成され、マクロな固体電子物性量に相転移が生じる。本研究では、面直電場によりトポロジーが変調可能な三層グラフェンに着目し、単層グラフェンと結晶方位をずらして重ねたTwistedトンネル接合により、運動量空間において互いのバンド構造がシフトしたトンネル素子を作製する。運動量保存による共鳴トンネルを利用し、輸送特性測定によって、エネルギー(E)・運動量(k)・スピン(σ)・ランダウ準位の観点から、三層グラフェンのバンドトポロジーを明らかにする。
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Outline of Final Research Achievements |
In this study, we fabricated twist-controlled van der Waals tunneling devices with a band structure shift in momentum space. By measuring the resonant tunneling with momentum conservation, we determined the energy (E), momentum (k), electronic density of states of two-dimensional materials; trilayer graphene, twisted bilayer graphene, and multilayer transition metal chalcogenides.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
結晶方位をTwistして積み重ねることが可能な材料には、グラフェン以外にも多様な原子層物質が存在する。これまで原子層物質のバンド構造を決定するために用いられてきた面内輸送特性測定では、フェルミ面近傍の情報しか得られず、角度分解光電子分光では、エネルギー(10 meV)・運動量(0.01Å-1)分解能が限られ、走査型トンネル分光は運動量空間の分解能が無かった。本研究では、単一の固体素子内の電気伝導測定のみによって、エネルギー(1meV)・運動量(0.001 1/Å)の両方向で高い分解能が実現する技術を確立した。二次元結晶を舞台とした多様な新奇電子物性探求が可能となった。
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Report
(5 results)
Research Products
(101 results)
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[Journal Article] Dry Pick-and-flip Assembly of van der Waals Heterostructures for Microfocus Angle-resolved Photoemission Spectroscopy2022
Author(s)
S. Masubuchi, M. Sakano, Y. Tanaka, Y. Wakafuji, T. Yamamoto, S. Okazaki, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Li, H. Ejima, T. Sasagawa, K. Ishizaka, and T. Machida
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 10936-10936
DOI
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[Journal Article] Momoko Onodera, Miho Arai, Satoru Masubuchi, Kei Kinoshita, Rai Moriya, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Tomoki Machida2019
Author(s)
Momoko Onodera, Miho Arai, Satoru Masubuchi, Kei Kinoshita, Rai Moriya, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Tomoki Machida
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Journal Title
Nano letters
Volume: 19
Issue: 11
Pages: 8097-8097
DOI
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[Presentation] ツイスト2層WSe2におけるバンド構造のツイスト角依存性の直接観測2023
Author(s)
山本崇人, 坂野昌人, 赤塚俊輔, 岡崎尚太, 笹川崇男, 渡邊賢司, 谷口尚, 北村未歩, 堀場弘司, 菅原克明, 相馬清吾, 佐藤宇史, 組頭広志, 篠北啓介, 松田一成, 増渕覚, 町田友樹, 石坂香子, 三石夏樹
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[Presentation] 時間分解X線回折測定によるVTe2における超高速格子変調ダイナミクスの観測2023
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[Presentation] ツイスト二層WTe2の対称性制御とレーザー角度分解光電子分光・SHG観測2022
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