2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theory of electronic properties, quantum transport and optical properties of atomic layer materials
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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| Project/Area Number |
25107005
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
越野 幹人 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60361797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 理一郎 東北大学, 理学研究科, 教授 (00178518)
齋藤 晋 東京工業大学, 理学院, 教授 (00262254)
青木 秀夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (50114351)
若林 克法 関西学院大学, 理工学部, 教授 (50325156)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 原子層 / グラフェン / 遷移金属カルコゲナイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、様々な原子層物質における輸送現象、光物性、熱電効果に関する研究が行われた。越野は羽部とともに遷移金属カルコゲナイドにおけるスピン緩和を理論的に解析した。また近年実験的に実現された３次元グラフェンスポンジ物質に関して、越野と青木は周期系を仮定したバンド構造を計算するとともに、菅原（物性班）ら実験グループとともに電子輸送特性の評価と理論解析を行った。また越野は応用班谷口、渡邊、またMax Planck研究所とともに回転積層グラフェンにおける量子ホール効果についての実験および理論解析を行い、純粋なグラフェン系でHofstadter butterfly効果を初めて明瞭に観測した。齋藤らは原子層物質を始めとする低次元物質における熱電性能についての一般論を確立した。特に、空間的な閉じ込め長さが熱的ドブロイ波長が下回るときにのみ増強効果があることを示し、増強値を25年ぶりに理論的に更新した。
また遷移金属カルコゲナイドの光バレー偏極を横断的に調べ、どの物質が最も優れた偏極を示すかを決定した。若林らは、円偏向の電磁場照射下でのカーボンナノチューブの電子状態をFloquet理論によって調べ、円偏向の電磁場照射によってナノチューブがバレーフィルターとして働くことを明らかにした。また斎藤晋らにより２層系h-BNの積層と歪みによる電子構造が詳しく調べられ、特に「ひずみ」を導入することで、間接ギャップ半導体から直接ギャップ半導体に転移することが明らかになった。青木, Maksym（レスター大）は２層グラフェンに垂直電場を印加することで、電子の運動に複屈折効果および負の屈折率をもたらすことを明らかにし、電子線に対する一種のレンズとして働くことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究対象は遷移金属カルコゲナイド等のグラフェン以外の原子層物質にも広がり、また複合原子層の研究も発展した。物理現象としては、今まで中心であった電子輸送や光物性以外にも、現在注目を集めている熱電効果やスピントロニクスへと発展し、総合的な物性理論をカバーしつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
５年間の研究の総括に向け、グラフェン、遷移金属カルコゲナイド、黒リンなど各物質ごとに広がった研究を完成させ理論体系としてまとめる。また原子層スピントロニクスや熱電効果にも力を入れるとともに、最近注目されつつある磁性原子層や超伝導原子層などの新しい物質の理論の構築も取り組む。
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Research Products
(57 results)
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[Journal Article] In-Plane Optical Anisotropy of Layered Gallium Telluride2016
Author(s)
S. Huang, Y. Tatsumi, X. Ling, H. Guo, Z. Wang, G. Watson, A. A. Puretzky, D. B. Geohegan, J. Kong, J. Li, T. Yang, R. Saito, M. S. Dresselhaus
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 10
Pages: 8964-8972
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Anisotropic Electron-Photon and Electron-Phonon Interactions in Black Phosphorus2016
Author(s)
X. Ling, S. Huang, E. H. Hasdeo, L. Liang, W. M. Parkin, Y. Tatsumi, A. R. T. Nugraha, A. A. Puretzky, P. M. Das, B. G. Sumpter, D. B. Geohegan, J. Kong, R. Saito, M. Drndic, V. Meunier, M. S. Dresselhaus
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Journal Title
Nano Lett.
Volume: 16
Pages: 2260-2267
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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