2011 Fiscal Year Annual Research Report
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21340094
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長田 俊人 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00192526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鴻池 貴子 東京大学, 物性研究所, 助教 (70447316)
内田 和人 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (20422438)
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| Keywords | グラフェン / ディラック電子 / 量子ホール効果 / メゾスコピック系 / ベリー位相 / 電界効果トランジスタ / 端状態 / pn接合 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、単層および少数層グラフェンの磁場中伝導現象に現れるDirac電子系特有の位相や形状に関連した幾何学的効果の実験的探索と解明であり、当初対象とした問題は①量子Hall状態の端状態、②複数層グラフェンのDiracコーン構造、③Dirac電子のメゾスコピック効果であった。研究の進展に伴い、研究の重点を①の課題、特に量子ホール接合界面のエッジ状態の研究に置くようになった。接合系はトポロジカル相の幾何学的効果であるバルク-エッジ対応の研究に適しているからである。初年度は単層グラフェンpn接合の量子Hallコンダクタンスの分数量子化の追試を行い、次年度は２層グラフェンpn接合と単層/２層接合へと拡張した。以上２つの接合系の量子Hall伝導の研究は世界初のものである。最終年度は特に本研究の独創である単層/２層接合に絞って研究を行った。観測された多端子量子ホール抵抗をLandauer-Buttiker端伝導モデルで解析した結果、端状態がmixingするpn接合系とは異なり、対向する端状態の相殺を示唆する結果を得た。しかし２層グラフェン部分の移動度が低く完全には量子Hall領域に入っていないことが判明した。そこで研究期間を延長し（平成24年度への繰越）、２層部分の移動度を向上させるため空中懸架(suspended)構造化を試みたが、期待された移動度の向上は達成できず、決定的データを得るには至らなかった。また単層/２層接合やpn接合系のCorbino電極配置素子を作製して接合界面チャネルの端伝導の直接測定を試みたが、これも同様に、完全な量子Hall領域内での実験には至らなかった。低移動度の問題を解決するためには、より強磁場下での実験を行う必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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