2016 Fiscal Year Research-status Report
イオンゲルによりゲート制御された二層グラフェンのサイクロトロン共鳴に関する研究
| Project/Area Number |
16K05422
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
竹端 寛治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (50354361)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高村 真琴 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (00622250)
関根 佳明 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (70393783)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 二層グラフェン / サイクロトロン共鳴 / イオンゲルゲート / 遠赤外領域光ファイバー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、SiC上にエピタキシャル成長された二層グラフェン試料に関してイオンゲルを用いた電気二重層電界効果高濃度電荷制御により電荷中性点を含み電子側およびホール側それぞれの励起バンドを含めた広い領域でフェルミ準位を制御させた状態で高精度なサイクロトロン共鳴吸収測定を行うことで、二層グラフェン特有のランダウ準位分裂や励起バンドにおける有効質量などの電子状態を明らかにすることを目的とする。
本研究初年度である平成28年度には、主に、サイクロトロン共鳴測定するためのイオンゲルを塗布した二層グラフェンサンプルの作成、および強磁場磁気分光測定プローブ開発のため2種類の遠赤外線領域光ファイバーに関する性能試験を行った。測定用サンプル作成に関しては、これまでの試験的試料の測定結果を参考に、ゲートの面積を大きくしたりイオンゲルのゲル化剤を調整するなどの工夫を加えた測定試料を製作した。平成29年度以降に本試料を用いたサイクロトロン共鳴測定を試みる。また、遠赤外線領域光ファイバーに関しては計画当初から予定していたAgCl0.25Br0.75／AgCl0.50Br0.50の材質の光ファイバーに加え、最近開発された優れた性能を示す中空ファイバーに関しても性能試験を行った。その結果、2種類の光ファイバーは十分な光量の光透過が観測でき分光測定が可能であることを確認した。しかし、分光器や光検出器との結合、および光ファイバー同士の接続箇所において損失が大きいことが分かり、計画している分光測定プローブを製作するための技術的課題が明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成28年度は本研究初年度であるが、当初計画では、（１）サイクロトロン共鳴測定するためのイオンゲルを塗布した二層グラフェンサンプルの作成、（２）中赤外線領域光ファイバーを用いた強磁場磁気分光測定プローブ開発、および（３）複数の初期ドープ量の異なる高移動度SiC上成長二層グラフェン試料の製作を行う予定であった。
（１）に関しては、イオンゲルの改良や測定試料の設計・製作などを行っており、ほぼ計画通り進んでいる。
（２）に関しては、AgCl0.25Br0.75／AgCl0.50Br0.50ファイバー、および中空ファイバーの2種類の遠赤外線領域光ファイバーを比較・検討し、測定プローブの設計に必要な情報を収集し終えているが測定プローブの製作は平成２８年度内には完成しなかったため、当初計画よりやや遅れて進捗している。
（３）に関しては、当初計画では成長条件によりホールドープ二層グラフェン試料に加え、電子ドープ試料に関しても測定を試みる予定であったが、電子ドープ試料は移動度が十分でなく明瞭なサイクロトロン共鳴の測定が期待できないことが分かり、ホールドープ試料のみで研究を進めるように計画を変更した。
以上の進捗状況から本研究は、やや遅れて進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、前年度に引き続き遠赤外線領域光ファイバーを用いた強磁場磁気分光測定プローブ開発を行う。前年度に行った基礎的な性能調査の結果、選定した2種類の光ファイバーはいずれも研究目的を達成し得る性能を持つと判断した。しかし、AgCl0.25Br0.75／AgCl0.50Br0.50ファイバーはファイバー同士の接続箇所で大きな光損失があることが確認され、また中空ファイバーは光学窓を介した接続が必要であるが技術的に難しいなど解決すべき問題がいくつか残されている。今年度前半には、これらの技術的問題の解決に取り組み、2種類の光ファイバーのいずれか一方、またはその両方の組み合わせかを選択し、光測定プローブの設計を行う。今年度中に光学測定プローブの完成を目指す。
また、前年度に作成した測定試料に関して、イオンゲルゲートを用いた電気二重層電界効果高濃度電荷制御により電荷中性点を含み電子側およびホール側のこれまでの測定範囲を超える幅広い領域でフェルミ準位を制御させた状態で高精度なサイクロトロン共鳴吸収測定を行うことで、二層グラフェン特有のランダウ準位分裂や励起バンドにおける有効質量などの電子状態を明らかにすることを目指す。
|
| Causes of Carryover |
本研究において、平成28年度の主な使用計画は当初、遠赤外領域光ファイバーを用いた磁気光学測定プローブの試作を完成させることであった。しかし、最近開発された遠赤外領域用中空光ファイバーが非常に良い性能を示すことから計画を変更し、まずAgCl0.25Br0.75／AgCl0.50Br0.50ファイバー、および中空光ファイバーの2種類を比較検討することから開始した。光ファイバー自体の光減衰、ファイバー同士の接続、およびその接続部での光減衰、光ファイバーと分光器、検出器との結合などの様々な技術的課題の検討を行ったが、今年度中には磁気光学測定プローブ試作が完了しなかったため、次年度使用額が発生した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の主な予算使用計画は、磁気光学測定プローブの試作である。上述のように、前年度計画がずれ込んだものであり、前年度執行を予定していたものを今年度購入する予定である。光学測定プローブ試作以外は予算使用計画の変更はなく、温度センサーや真空部品などの消耗品の購入、および国内旅費などの支出を予定している。
|
Research Products
(2 results)
