2018 Fiscal Year Annual Research Report
Cyclotron resonance study on the ion-gel-gated bilayer graphene
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16K05422
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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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)
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| 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, 主任研究員 (70393783)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 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 / 遠赤外領域ファイバー |
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| 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(CR)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。
本研究ではこれまでの平成２８～２９年度にSiC上成長高移動度二層グラフェン試料をデバイス加工し、イオンゲルゲートで電荷制御をしながらCR測定および輸送現象測定の同時測定可能なサンプルを作製しており、最終年度である平成30年度には引き続きそのサンプルを用いて本研究の主目的である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CR測定および輸送現象測定の同時測定を行った。その結果、ホール側高濃度領域で輸送現象測定において１成分のシュブニコフ‐ド・ハース(S-dH)振動が、磁気光学測定では１ピークのCR吸収が観測されたが、更に高濃度領域(2.6 x 10^13 cm^-2以上)では新たなS-dH振動が出現し２成分のS-dH振動が観測されると同時にCR吸収においても新たな吸収が現れた。先行研究でその高濃度領域で励起バンドにホール誘起が報告されていることから、新たに出現するS-dH振動およびCR吸収は励起バンドに起因すると同定された。また、二層グラフェンのランダウレベルの理論計算結果上で適当なフェルミ準位を仮定することでS-dH振動およびCRエネルギーの磁場依存性がほぼ定量的に再現できることが分かった。本研究のR測定および輸送現象測定の同時測定により、価電子帯および励起バンドのランダウ準位分裂や有効質量などの電子状態に関する知見が得られた。
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