Design and production of the semiconducting graphene

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01823
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Saito Susumu 東京工業大学, 理学院, 教授 (00262254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 雅之 東京工業大学, 理学院, 助教 (30536587) ; 平山 博之 東京工業大学, 理学院, 教授 (60271582) ; 橋詰 富博 東京工業大学, 理学院, 特任教授 (70198662)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グラフェン / 電子構造計算 / 半導体 / ナノサイエンス / ナノテクノロジー

Outline of Final Research Achievements

Graphene possesses an interesting electronic properties and a strong mechanical properties, and has been studied intensively as a material of various future applications ever since its experimental production in 2004. In 2002, we reported that the periodic structural modifications of graphene could change its electronic transport properties from metal to semiconductor. In the present work, we revealed the electronic properties of periodically modified graphene systematically using the first-principles electronic structure study. Also we have studied experimentally the practical methods to introduce periodic structural modifications to graphene, and have found that the ion-beam should be an promising method.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高い電気伝導度を示すグラフェンを半導体化することができれば、たった一原子膜からなる究極の半導体ウエハーとして、そのデバイス応用が非常に有望になる。周期構造修飾による半導体化グラフェンは、導入する周期長および構造修飾のサイズをコントロールすることでその半導体特性を変化させ、調整することができると期待されるため、非常に重要な研究課題である。しかし、多様な構造・多様な周期での修飾が可能なため、まだその研究は緒に就いたばかりであった。本研究により、広範かつ系統的な理論予測がなされ、また、実験的にも現実的な構造修飾手法が同定されたことから、グラフェンのデバイス応用に向けた着実な研究成果となった。