2017 Fiscal Year Annual Research Report
Valley-spintronics in atomic layer materials
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17H01138
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山本 倫久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (00376493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樽茶 清悟 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40302799)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | メゾスコピック系 / 原子層物質 / バレートロニクス / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜グラフェンのスピンバレートロニクス＞
２層グラフェンをh-BN絶縁層を介してトップゲートとバックゲートで挟んだ二重ゲート構造を用いて、バレーホール効果及びスピンバレーホール効果（キャリアの運動が、スピン、バレーに応じて曲げられる現象）の観測を行った。本年度は、特にバレー流とスピン流の相互変換が可能な層間反強磁性（LAF）状態におけるスピンバレーホール効果の研究を集中して進めた。まず、電荷中性点で垂直電場が零の場合に、LAF相に対応する絶縁状態が現れ、そこでは非局所抵抗が増大する振る舞いを観測した。また、温度を変化させながら局所抵抗と非局所抵抗のスケーリング関係を調べ、予測された非線形関係を確認した。この結果は、非局所抵抗が、スピンとバレーが混成した電荷中性のスピンバレー流を介して生じていることと矛盾しないものとなっている。また、LAF相における伝導機構の温度依存性についての知見を得ることができた。
＜TMDのスピンバレートロニクス＞
MoSe2/WSe2の2層TMDにおける層間間接励起子のバレーホール効果の観測を目指している。本年度は、積層構造技術の開発を主に行った。従来の方法による劈開によって得られるTMDは小さく、デバイス化が困難だったが、金薄膜を用いた方法によって大面積のTMDが得られるようになった。また、アルゴン雰囲気中での原子層膜の転写が可能になった。電気的接触に関しては、トンネル接触を取る方法の開発に取り掛かった。
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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
グラフェンのスピンバレー流に関して興味深い結果が得られたので、本年度はグラフェンに関しては、そちらに注力することになった。スピンバレー流を介した伝導現象が見えている可能性が高く、また相転移現象などの発見もあり、順調と言える。
TMDのスピンバレートロニクスに関しては、当初から困難が予想された部分の技術開発を予定通りに進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
グラフェンに関しては、スピンバレー流をより確実に確かめることが最初の目標となる。現在は、非局所抵抗に端伝導による寄与が混ざっている可能性があり、これを分離することが必要である。この問題を解決してからスピン流ーバレー流変換の実験に進む。また、スピンバレー流の研究の進捗具合を見ながら、余裕があれば当初予定であったバレーホール効果における緩和過程の抑制に向けた研究に取り組む。
TMDのスピンバレートロニクスに関しては、引き続き要素技術の確立に取り組む。特に、電気的接触の問題を解決することが必要である。また、なるべく早い段階で間接励起子の電気的駆動（層間のクーロンドラッグ実験）を確認することが必要である。これらの後に、励起子のバレーホール効果の実験に取り組む。
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