Quantum Transport Phenomena in Twist-Controlled van der Waals Tunnel Junctions

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01820
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Masubuchi Satoru 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (50596195)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グラフェン

Outline of Final Research Achievements

In this study, we fabricated twist-controlled van der Waals tunneling devices with a band structure shift in momentum space. By measuring the resonant tunneling with momentum conservation, we determined the energy (E), momentum (k), electronic density of states of two-dimensional materials; trilayer graphene, twisted bilayer graphene, and multilayer transition metal chalcogenides.

Free Research Field

原子層科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

結晶方位をTwistして積み重ねることが可能な材料には、グラフェン以外にも多様な原子層物質が存在する。これまで原子層物質のバンド構造を決定するために用いられてきた面内輸送特性測定では、フェルミ面近傍の情報しか得られず、角度分解光電子分光では、エネルギー(10 meV)・運動量(0.01Å-1)分解能が限られ、走査型トンネル分光は運動量空間の分解能が無かった。本研究では、単一の固体素子内の電気伝導測定のみによって、エネルギー(1meV)・運動量(0.001 1/Å)の両方向で高い分解能が実現する技術を確立した。二次元結晶を舞台とした多様な新奇電子物性探求が可能となった。