2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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25107003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長田 俊人 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00192526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 倫久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00376493)
町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
八木 隆多 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (60251401)
菅原 克明 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (70547306)
劉 崢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, 主任研究員 (80333904)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 物性実験 / メゾスコピック系 / グラフェン / ディラック電子 / 原子層物質 / トポロジカル物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(長田)h-BN結晶で挟んで表裏を保護した黒リン超薄膜FETにおいて、正孔系・電子系の高移動度化を確認し、伝導帯第２サブバンドが高電場下で伝導に寄与することを低温磁気抵抗の量子振動により示した。(町田)強磁場中の三層グラフェンにおいて量子ホール効果測定を行い、グラフェンに平行な磁場の印加に起因するランダウ準位間の結合と、それに伴うランダウ準位反交差を実験的に観測した。(山本)グラフェンクーパー対分離器における分離効率を評価する電流雑音測定系の構築に引き続き取り組んだ。また弾道領域にある短いグラフェンジョセフソン接合の超伝導臨界電流特性を明らかにした。(八木)多層グラフェンの低エネルギー電子構造についての研究を磁気抵抗振動測定を行いて進め、１～８層のＡＢ積層グラフェンの電子構造の違いをファンダイアグラムの違いとして系統的に明らかにした。ラマン測定とAFM測定を系統的に行い、多層グラフェンの層数と積層の種類を明確に同定できるようになった。(劉)CVD法で作製したNbドープWS2の発光特性の解明のために単層NbドープWS2の原子分解能構造解析を行い、構造と発光特性との関連性を見出した。また一次元擬ベーマイト構造の解明やヘテロナノカーボン材料の構造解析を行った。(菅原)遷移金属カルコゲナイドNbSe2原子層におけるモット絶縁体形成の発見、およびAg(111)表面上単層シリセンの特異電子状態を解明した。さらに合成班・理論班とともにNbS2の光電子分光を用いた試料評価およびナノポーラスグラフェンのディラック電子に関わる特異物性を明らかにした。(遠藤)SiC基板上カーボンナノチューブ密配列膜の抵抗の顕著な周波数依存性を見出し、ナノチューブ間の静電結合で大きな伝導が生じることを明らかにした。また高濃度ホウ素ドープグラフェンの抵抗の極低温までの温度依存性測定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
以下のよう研究者毎に若干の進捗状況の違いはあるが、全体としては概ね順調あるいは計画以上に進展していると判断できる。
(長田)不活性ガス中試料作製技術を確立し、新奇原子層である黒リンの高品質化と精密物性研究が可能になった点で順調である。(町田)グラフェン量子ホール効果におけるランダウ準位反交差の観測に成功したのみならず、バリスティック伝導の制御による電流変調も実現し、計画以上に進展している。(山本)グラフェンにおけるバレー流を観測したことに加え、グラフェン-超伝導接合系の物理に関しても計画以上の進展がある。(八木)概ね計画通りに進展いている。(劉)年度目標の遷移金属ダイカルコゲナイド等の原子構造および電子構造の解明を達成したことに加え、従来困難であった水酸化物一次元構造を有する擬ベーマイトの構造及び成長機構の解明にも成功し計画以上に進展している。(菅原)本年度は、遷移金属カルコゲナイドNbSe2原子層のこれまで報告例のないモット絶縁体の形成およびAg(111)表面上の単層シリセン、NbS2、ナノポーラスグラフェンの電子構造や物性を解明し概順調である。(遠藤)特殊な電子ビームレジスト材料製品の品質変化により高分解能の電子線描画が困難となったため計画に若干の遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に現在遂行中の研究を状況に応じて推進していく予定で大きな変更はない。各研究者の今後の方策は以下のとおりである。(長田)グラフェン単層２層接合のバレー伝導物性など未完成の課題に取り組み、研究の総括を行う。(町田)従来の研究を続行・拡張し、グラフェンにおける量子輸送現象の理解を深めていく。(山本)当初の研究計画の内容に加え、これまでに得られた結果の発展課題にも取り組む。(八木)昨年度までの研究を続行、拡張して系統的にまとめる。(劉)ヘテロ低次元材料およびドープされた原子層材料の原子構造(ヘテロ界面やドーパント原子位置)と電子構造、さらに熱処理による構造変化などを原子レベルで解析し物性との関連性を探索する。(菅原)スピン分解光電子分光装置の建設・改良を進めながら、合成班によって作製された集積グラフェンナノリボンや単層NbSe2の超伝導およびCDWの共存・競合に関する研究を共同で行う予定である。(遠藤)代替となる電子ビームレジスト製品またはレジスト原材料を海外を含め広く探索し、目的に合致する高分解能電子ビーム描画を行う。
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Research Products
(45 results)
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[Journal Article] Ballistic Graphene Josephson Junctions from the Short to the Long Junction Regimes2016
Author(s)
I. V. Borzenets, F. Amet, C. T. Ke, A. W. Draelos, M. T. Wei, A. Seredinski, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Bomze, M. Yamamoto, S. Tarucha, and G. Finkelstein
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 117
Pages: 237002
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Critical current scaling in long diffusive graphene based Josephson junction2016
Author(s)
C. T. Ke, I. V. Borzenets, A. W. Draelos, F. Amet, Y. Bomze, G. Jones, M. F. Craciun, S. Russo, M. Yamamoto, S. Tarucha, and G. Finkelstein
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Journal Title
Nano Lett.
Volume: 16
Pages: 4788-4791
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Supercurrent in the quantum Hall regime2016
Author(s)
F. Amet, C. T. Ke, I. V. Borzenets, Y-M. Wang, K. Watanabe, T. Taniguchi, R. S. Deacon, M. Yamamoto, Y. Bomze, S. Tarucha, G. Finkelstein
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Journal Title
Science
Volume: 382
Pages: 966-969
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Individualized p-Doped Carbon Nanohorns2016
Author(s)
Anastasios Stergiou, Zheng Liu, Bin Xu, Toshiro Kaneko, Christopher P. Ewels, Kazu Suenaga, Minfang Zhang, Masako Yudasaka, and Nikos Tagmatarchis
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 55
Pages: 10468-10472
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Electric Properties of Dirac Fermions Captured into 3D Nanoporous Graphene Networks2016
Author(s)
Y. Tanabe, Y. Ito, K. Sugawara, D. Hojo, M. Koshino, T. Fujita, T. Aida, X. Xu, K. K. Huynh, H. Shimotani, T. Adschiri, T. Takahashi, K. Tanigaki, H. Aoki, and M. Chen
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Journal Title
Adv. Mater.
Volume: 28
Pages: 10304
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Ballistic Graphene Josephson Junctions from the Short to the Long Junction Regimes: Part I- Governing Energy Scales of the Short and Long Junctions2017
Author(s)
I. V. Borzenets, F. Amet, C. T. Ke, A. W. Draelos, M. T. Wei, A. Seredinski, K. Watanabe, T.Taniguchi, Y. Bomze, M. Yamamoto, S. Tarucha, and G. Finkelstein
Organizer
APS March Meeting
Place of Presentation
Ernest Morial Convention Center, New Orleans, Louisiana, USA
Year and Date
2017-03-13 – 2017-03-17
Int'l Joint Research
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[Presentation] H-BN/graphene heterostructures synthesized in a STEM2016
Author(s)
Zheng Liu, Luiz H. G. Tizei, Yohei Sato, Yung-Chang Lin, Chao-Hui Yeh, Po-Wen Chiu, Masami Terauchi, Sumio Iijima and Kazu Suenga
Organizer
Seventeenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes and low dimensional materials (NT16)
Place of Presentation
University of Vienna, Wien, Austria
Year and Date
2016-08-07 – 2016-08-13
Int'l Joint Research
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[Presentation] Valley and orbital dependent Landau level evolution in mirror symmetry broken ABA-stacked trilayer graphene2016
Author(s)
Y. Shimazaki, T. Yoshizawa, I. V. Borzenets, K. Wang, X. Liu, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, M. Yamamoto, and S. Tarucha
Organizer
33rd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS2016)
Place of Presentation
Beijing International Convention Center, Beijing, China
Year and Date
2016-07-31 – 2016-08-05
Int'l Joint Research
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[Presentation] Supercurrent in the quantum Hall regime2016
Author(s)
I.V. Borzenets, F. Amet, C.T. Ke, J. Wang, R. S. Deacon, M. Yamamoto, Y. Bomze, S. Tarucha, G. Finkelstein
Organizer
33rd International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS2016)
Place of Presentation
Beijing International Convention Center, Beijing, China
Year and Date
2016-07-31 – 2016-08-05
Int'l Joint Research
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