2015 Fiscal Year Research-status Report
グラフェンにおける電流注入型ランダウ準位発光の直接観測
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15K13496
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
生嶋 健司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20334302)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | グラフェン / 量子ホール効果 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、グラフェンにおける電流注入型のランダウ準位発光（サイクロトロン発光：波長15μm、周波数20THz程度）を検出し、ディラック・ランダウ準位における非平衡電子ダイナミクスを明らかにすることである。特に、金属コンタクトと単層グラフェン界面で形成されるポテンシャル特異点（ホットスポット）に着目し、ランダウ準位N=1→0およびN=0→-1の発光を検出する。このランダウ準位発光を検出するために、次の二つの方法を用いる。(1)同一基板上にサブミクロンスケールで隣接したグラフェン・ホール素子を作製し、一方を測定対象（発光素子）、もう一方を検出素子とする。(2)量子井戸を用いた高感度な電荷敏感型赤外フォトトランジスタ（CSIP）を利用して検出する。
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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
H27年度は、方法(1)を実現するために、電磁場解析による金属パターンの最適化と隣接した二つのグラフェン・ホール素子の作製に取り組んだ。一部、オーミック抵抗が不完全な端子が見られるが、素子作製の目処が立ちつつある。一方、方法(2)を実行するために、まず、強磁場中におけるCSIPの振る舞いと感度を確認した。その結果、①強磁場中ではゼロ磁場における正の光応答のみならず、負の光応答が生じる、②強磁場中ではホール抵抗が大きくなるため、従来の光応答電流測定よりも光応答電圧を測定した方が検出器動作としてよい、③量子ホール効果プラトー領域では光応答は小さくなるが、遷移領域においてゼロ磁場と遜色のない感度を有する、ことが見出された。①における負の光応答は、端－バルク状態間結合が光吸収事象により変化することが原因であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度は、隣接した二つのグラフェン・ホール素子の作製と測定を行う。また、CSIPが強磁場中で動作することが確認されたため、ウィンストンコーンを用いた小型のテラヘルツ集光系をセットアップし、グラフェンからのランダウ準位発光の検出を試みる。
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| Remarks |
IKUSHIMA GROUP
http://web.tuat.ac.jp/~ikushima/index_j.html
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[Presentation] Magnetic sensing by ultrasonic excitation2015
Author(s)
K. Ikushima, M. Uehara, M. Kuroda, H. Yamada, Y. Kawano, Y. Suzuki and A. Kohri
Organizer
IEEE International Ultrasonics Symposium (IEEE IUS)
Place of Presentation
Taipei International Convention Center, Taipei, Taiwan
Year and Date
2015-10-23
Int'l Joint Research
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