2018 Fiscal Year Annual Research Report
Valley-spintronics in atomic layer materials
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17H01138
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
山本 倫久 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (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、電子相関による自発的な対称性の破れによって生じる層間反強磁性状態における自発的なホール効果（スピンバレーホール効果）の検証実験に引き続き取り組んだ。端の長い試料を用いて、このホール伝導がバルクで生じていることを明らかにした。具体的には、同ホール効果を利用して、スピンとバレーが混成した電荷中性流（スピンバレー流）の生成と検出を行い、この電荷中性流による寄与の大きさが端の長さによらないことを確認した。また、端の長い試料における非局所抵抗が局所抵抗の３乗に比例する様子を観測した。これは、バルクのスピンバレー流が試料中で一様に生じていることを示唆する結果である。また、層間反強磁性状態にスピン流を注入する実験を考案し、それに取り掛かった。尚、この実験に集中したため、バレーホール効果の端制御の実験は見送った。
＜TMDのスピンバレートロニクス＞
前年度に引き続き、MoSe2/WSe2ヘテロ構造における層間間接励起子のバレートロニクス技術の開発に向けた研究を行った。金薄膜を用いた劈開法によって、大きな薄膜を得ることに成功した。また、ドライプロセスによって、MoSe2に良好な電気接触を得ることに成功した。これらの技術を組み合わせてヘテロ構造における層間励起子の電気的駆動を試みる予定であったが、得られたヘテロ試料は光学的に不活であり、電気的駆動の実験はできなかった。
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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ホール効果の検証は大きなマイルストーンのひとつであり、これに成功したことでスピンとバレーの結合への道が拓けてきた。
TMDに関しては、最も難航が予想された電極の取り付けが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
グラフェンのスピンバレートロニクスに関しては、スピンバレーホール効果が実証できたため、今後はこれを利用したスピン流とバレー流の相互変換の実験に取り掛かる。また、スピン流を注入する実験により、2層グラフェンの相転移現象などを明らかにする。
TMDのスピンバレートロニクスに関しては、引き続き試料作製技術の開発が必要である。光学的に不活だったことは、プロセスのどこかで試料が汚染された可能性がある。今後はより清浄な試料を注意深く作製し、間接励起子の電気的駆動の試みる。
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[Journal Article] Supercurrent in Graphene Josephson Junctions with Narrow Trenches in the Quantum Hall Regime2018
Author(s)
A. Seredinski, A. Draelos, M.-T. Wei1, C.-T. Ke, T. Fleming, Y. Mehta, E. Mancil, H. Li, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Tarucha, M. Yamamoto, I. V. Borzenets, F. Amet, and G. Finkelstein
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Journal Title
MRS Advances
Volume: 3
Pages: 2855-2864
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Investigation of Supercurrent in the Quantum Hall Regime in Graphene Josephson Junctions2018
Author(s)
A. W. Draelos, M. T. Wei, A. Seredinski, C. T. Ke, Y. Mehta, R. Chamberlain, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Yamamoto, S. Tarucha, I. V. Borzenets, F. Amet, and G. Finkelstein
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Journal Title
J. Low Temp. Phys.
Volume: 191
Pages: 288-300
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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