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Investigation of optical properties of graphene on Au substrate by in-situ spectroscopic and microscopic observation of thermal radiation

Research Project

Project/Area Number 19K15400
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

Terasawa Tomoo  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (90772210)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsグラフェン / 表面再構成 / 角度分解光電子分光 / エネルギーギャップ / 熱放射光 / 角度分解光電子分光法 / 熱放射 / その場観察 / バンド構造 / 周期ポテンシャル
Outline of Research at the Start

次世代半導体として期待されているグラフェンの光物性の変調は,グラフェンを利用した光・電子デバイスの実用に向けて極めて重要である.本研究ではグラフェン支持基板のAuの微細構造の制御によってグラフェンの光物性を変調させることを試みる.グラフェンの光物性の変調を本研究独自の手法である熱放射光学顕微鏡により直接観察し,更に,グラフェンの電子状態の解析とAu微細構造の観察と組み合わせることで,グラフェンの光物性の変調のメカニズムを解明することが本研究の目的である.

Outline of Final Research Achievements

In this research, we investigated the electronic and optical properties of atomically thin material graphene. The observation of the electronic band structure, which may change the optical properties, in graphene revealed that the pi-bands of graphene were strongly modified by the Hex-Au(001) reconstructed structure on the substrate surface. The thermal radiation of graphene was also affected by the Hex-Au(001) structure. We found that these phenomena could not be explained by the previous model in the literature but by the hybridization between the orbitals in graphene and Au.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラフェンもAuも化学的には極めて安定な物質であり、これらの間の大きな相互作用の発見は学術的に重要な成果である。また、原子番号の大きいAuからはグラフェンの電子状態に影響があったことは、グラフェンのスピン状態にも影響を与えていることが示唆される。これはスピントロニクスと呼ばれる次世代デバイス開発の分野にも貢献することが期待でき、本研究の成果は学術的な意義に加えて社会的にも意義があると言える。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] <i>In-situ</i> Optical Microscopy of Crystal Growth of Graphene Using Thermal Radiation2019

    • Author(s)
      TERASAWA Tomo-o、TAIRA Takanobu、OBATA Seiji、SAIKI Koichiro、YASUDA Satoshi、ASAOKA Hidehito
    • Journal Title

      Vacuum and Surface Science

      Volume: 62 Issue: 10 Pages: 629-634

    • DOI

      10.1380/vss.62.629

    • NAID

      130007726598

    • ISSN
      2433-5835, 2433-5843
    • Year and Date
      2019-10-10
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Hex-Au(001)基板上のグラフェンのエネルギーギャップの起源2021

    • Author(s)
      寺澤 知潮、保田 諭、松永 和也、林 直輝、田中 慎一郎、乗松 航、伊藤 孝寛、町田 真一、朝岡 秀人
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Hex-Au(100)超格子上グラフェンの角度分解光電子分光2020

    • Author(s)
      松永和也, 林直輝, 仲武昌史, 出田真一郎, 田中清尚, 田中慎一郎, 乗松航, 保田諭, 寺澤知潮, 伊藤孝寛
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Band modification of graphene by periodic potential of Au (100) reconstructed surface2019

    • Author(s)
      Tomo-o Terasawa, Satoshi Yasuda, Naoki Hayashi, Wataru Norimatsu,Takahiro Ito, Shinichi Machida, Masahiro Yano, Koichiro Saiki, and Hidehito Asaoka
    • Organizer
      Graphene Week 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Au上グラフェンの電子バンド構造と熱放射光強度の関係2019

    • Author(s)
      寺澤知潮 保田諭 林直輝 乗松航 伊藤孝寛 町田真一 朝岡秀人
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Au(001)の再構成によるグラフェンの放射率の変調2019

    • Author(s)
      寺澤知潮 保田諭 林直輝 乗松航 伊藤孝寛 町田真一 朝岡秀人
    • Organizer
      表面真空学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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