2014 Fiscal Year Research-status Report
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25400313
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鈴浦 秀勝 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10282683)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | グラフェン / 電場変調光吸収 / 遮蔽効果 / ナノチューブ / ナノリボン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，グラフェンナノリボンの電場変調吸収スペクトル，電荷ドープしたカーボンナノチューブの励起子状態，トポロジカル絶縁体のスピンホールコンダクタンスの３点について研究を実施した．
グラフェンナノリボンに対して一様定常電場に対する遮蔽効果を考慮した計算を行った．電荷をドープしない場合，金属・半導体のどちらの場合も遮蔽効果は弱く，端を除いて，空間的に一様な定数誘電率により記述できることが明らかとなった．電荷をドープすると遮蔽効果が増大し，リボンの幅を広げることによっても増大することから，グラフェンシートの場合，一様定常電場は金属的な静電遮蔽を受けると予想される．現実的な強度の印加電場では，吸収スペクトルの変調は３次の非線形光学効果として摂動的に扱うことが可能であり，変調は内部電場強度の２乗に比例する．つまり，電荷ドープ量の増加に伴い吸収変調は抑制される．しかし，電荷ドープしたリボンの軸に平行な偏光を持つ光に対しては，線形吸収では透明な周波数領域に，印加電場によりサブバンド間遷移による吸収が誘起される．リボン幅を制御することにより，適当な周波数に対して選択的に光吸収変調を起こすことが可能である．
電荷ドープしたカーボンナノチューブに対するエネルギーバンドと励起子エネルギーを計算した．動的遮蔽効果を考慮すると，エネルギーバンドの自己エネルギーに対する遮蔽は大きく変化しないのに対して，電子・正孔間引力に対する遅延効果は大きく遮蔽効果は強く抑制されることを明らかにした．結果として，励起子準位のエネルギーは赤方遷移する．
トポロジカル絶縁体のスピンホールコンダクタンスを四端子配置によるランダウアー公式を用いて不純物散乱を考慮して計算した結果，フェルミエネルギーがバンドギャップにある限り，電子のスピン散乱に影響を受けず，スピンホールコンダクタンスが量子化されることを明らかにした．
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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
研究計画に掲げた３つのテーマついて，グラフェンに対する電場変調光吸収スペクトルに対する印加電場の遮蔽効果，電荷ドープされたカーボンナノチューブの吸収スペクトルのに対する金属状態による遮蔽効果，トポロジカル絶縁体における量子化されたスピンホールコンダクタンスの不純物散乱に対する安定性，という具体的な結果が得られたことから，研究は順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的な結果が出揃ったことから，より詳細に掘り下げていく部分の研究と，これまでとは異なるディラック電子系へ対象を広げた研究を実施する．
前者については，グラフェンナノリボンに対する電場変調スペクトルに関して，これまでは，端がアームチェア構造に限定していたが，ジグザグ構造の場合は，いわゆる，エッジ状態が存在する特異な金属状態になることから，その場合の遮蔽効果と電場変調光吸収を計算する．
後者に関しては，２次元電子系の面に垂直方向に電場を印加したラシュバ系におけるディラック電子系の輸送現象に着目し，電場によるスピン分裂変化が輸送係数に与える影響を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
３月に購入した物品が，既に納品済みであるが，会計処理上，支払いが４月に行われることになった分が8189円あり，残額として記載されている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の使用計画に従い，予算執行済みであるので，次年度への繰越金は実質存在しない．
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