2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01820
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増渕 覚 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (50596195)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | グラフェン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ツイスト角を制御したファンデルワールストンネル接合素子を舞台として、運動量・エネルギーが保存された共鳴トンネル現象を観測・解析することで、原子層物質のバンド構造を解明することを目的としている。本年度は、単層グラフェン／六方晶窒化ホウ素／三層グラフェン、グラファイト／六方晶窒化ホウ素／Ｔｗｉｓｔｅｄ二層グラフェン、および遷移金属ダイカルコゲナイド系二次元結晶トンネル接合素子の試料作製と量子輸送特性測定を進めた。中でも、単層グラフェン／六方晶窒化ホウ素／三層グラフェントンネル接合素子においうては、共鳴トンネル効果を観測することで三層グラフェンのバンド構造をを決定し、３層グラフェンのバンド構造を記述するために用いられる強束縛近似モデルのパラメーターを実験的に決定することができた[Y. Seo, S. Masubuchi et al., APL (2022)]。さらに、グラファイト／六方晶窒化ホウ素／Ｔｗｉｓｔｅｄ二層グラフェン素子においては、六方晶窒化ホウ素膜中に存在する欠陥準位を介したトンネル現象を観測することに成功した。欠陥準位を介したトンネル伝導を解析することにより、Ｔｗｉｓｔｅｄ二層グラフェン中のＡＡ・ＡＢ・ＢＡ積層領域の電子状態密度を実験的に決定することができた[Y. Seo, S. Masubuchi, et al., APL (accepted)］。さらに、一連の研究で培った試料作製技術を遷移金属ダイカルコゲナイド素子にも展開することで、複数層ＷＳｅ２、ＭｏＳ２のバンド構造を決定することができた。
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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
昨年度は低温・強磁場下において、Ｔｗｉｓｔ角を制御した単相グラフェン／六方晶窒化ホウ素／三層グラフェントンネル接合素子において、共鳴トンネル効果を観測しバンド構造を精密に決定した。さらに、Ｔｗｉｓｔｅｄ二層グラフェン素子、遷移金属ダイカルコゲナイド素子へと研究を展開し、各物質のバンド構造を決定した。当初計画通り実験を行い、一連の研究成果を査読付学術誌3報に報告した。以上から、本研究計画は概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、共鳴トンネル効果を用いることで、三層グラフェン・遷移金属カルコゲナイドのバンド構造を精密に決定することができた。一方で、Ｔｗｉｓｔｅｄ二層グラフェントンネル接合素子において、偶然六方晶窒化ホウ素中の欠陥準位を介したトンネル伝導が観測され、共鳴トンネル効果ではアクセスすることが出来なかった電子状態密度を精密に決定することができた。欠陥準位を介したトンネル伝導は、原子層物質のバンド構造を決定するための強力なツールとして利用できる。今後は、共鳴トンネル効果を用いたバンド構造の理解に引き続き努めるとともに、不純物を添加した六方晶窒化ホウ素をトンネルバリアとして活用することで欠陥準位を介した伝導の観測確率を上げ、欠陥準位を介したトンネル伝導もバンド構造解析のツールとして活用できるよう研究を進める予定である。
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[Presentation] Anomalous hysteresis in dual-gate h-BN/WTe<sub>2</sub>/h-BN van der Waals junction devices2021
Author(s)
Xiaohan Yang,Yijin Zhang,Eisuke Watanabe,Satoru Masubuchi,Rai Moriya,Shota Okazaki,Takao Sasagawa,Mina Maruyama,Susumu Okada,Kenji Watanabe,Takashi Taniguchi,Tomoki Machida
Organizer
第82回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] ツイスト二層/二層WTe<sub>2</sub>における電子状態の観測2021
Author(s)
坂野昌人, 田中佑磨, 増渕覚, 岡崎尚太, 野本拓也, 山本崇人, 渡邊賢司, 谷口尚, 有田亮太郎, 笹川崇男, 町田友樹, 石坂香子
Organizer
一般社団法人 日本物理学会2021年秋季大会
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