| Project/Area Number |
19K21850
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | グラフェン / ナノリボン / トポロジー / スピンフィルタ / スピントロニクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、グラフェン1次元鎖（ナノリボン）に生じる「グラフェン端状態」を用いて、スピントロニクスにこれまでなかったスピンフィルタ機能を実現する。これにより、スピントロニクスにスピン抽出というこれまでになかった機能を付与できる。さらに、物性物理の基本問題である1次元強磁性鎖を初めて実証できる。本研究課題が達成されれば、スピントロニクス及びトポロジー物理の分野に新潮流を作り出すことができる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this work, we aimed to develop spin filter function using one-dimensional graphene chain, i.e., graphene nanoribbon. If the edges have zigzag shape, spin polarized states are realized at the edges. In such a case, spin filter function can be added by doping holes in graphene and applying a tiny magnetic field. For this purpose, we tried to fabricate graphene nanoribbons in between hexagonal defects which can be formed by irradiating oxygen and hydrogen plasma. However, it turned out that a high-resolution atomic force microscopy was needed to confirm the edge shape. Thus, we performed magnetotransport measurements for the irradiated graphene sample. A clear weak localization peak was observed near zero magnetic field. This peak increases with increasing the irradiation time.
In future, we will try to make graphene nanoribbons with a width of less than 100 nm and fabricate spin filter devices where spin states can be selectively tuned by gating.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
今後は幅100 nm以下のグラフェンナノリボンの作製、さらには電界効果を用いて、スピンフィルタ機能を付与したデバイスの作製に挑戦する。同様の機能は「電界効果スピントランジスタ」としてダッタとダスが提案しているが、未だ実現できてない。グラフェンナノリボンでスピンフィルタを実現できれば、1次元フラットバンド強磁性という未だ実証されていない物性物理の基本問題に答えるだけでなく、スピン抽出という新機能をスピントロニクスデバイスに付与できる。
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