2017 Fiscal Year Annual Research Report
Observation of new kinds of quantum transport in high mobility graphene using BN
Publicly Offered Research
Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
Project/Area Number |
16H00899
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Research Institution | Chiba University |
Principal Investigator |
青木 伸之 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60312930)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | グラフェン / 六方晶窒化ホウ素 / 高移動度 / 伝導度ゆらぎ / 垂直電場印加 / 量子ポイントコンタクト |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,グラフェンを六方晶窒化ホウ素(h-BN)で挟み込むことで高移動度化を実現し,そこで発現する新しい量子伝導現象を観測することを目的として研究を行った。その結果、低温での移動度がおよそ100000 cm2/Vsにまで達することができ,準バリスティック領域における伝導現象の議論が可能となった。この領域でも低磁場では量子伝導度ゆらぎが観測され,そのゆらぎの特徴について解析を進めた。グラフェンにおける伝導度ゆらぎの特徴として、ゲート電圧掃引に対するゆらぎと、印加磁場掃引に対するゆらぎの振幅が異なるといったエルゴード性の破れが指摘されてきたが、本研究で得られた準バリスティック系での伝導度ゆらぎにおいても同様の違いが観測され、これがグラフェンに普遍的な特徴であることが実証された。また、0.5T以上の磁場範囲においては明瞭なシュブニコフ-ド・ハース振動が観測され、その解析からh-BNを用いた試料における有効質量や緩和時間の議論を行った。 また,電界閉じ込め型の量子ポイントコンタクト(QPC)の実現をめざした。2層グラフェン(BLGr)を上下のh-BNで挟み込み, Si基板によるバックゲートと,スプリット型のトップゲートとの間に逆極性の電圧を印加することで,垂直電界印加によるトップゲート直下のBLGrの絶縁化を試みた。ゲート長が5μmのトップゲートを用いた場合,12Kにてトップゲートに-12.5 V,バックゲートに110 Vの印加によって1 MΩ以上の抵抗値の観測に成功し,垂直電場印加による絶縁化を実証した。しかし,ゲート長200nmのスプリットゲートを用いた場合は,どれも残念ながらQPC構造に起因した伝導現象が確認できなかった。原因としては,積層構造の作製の際に混入するバブルの存在によるゲート絶縁層の不均一性に起因すると考えられ,その問題の排除が今後の課題として挙げられる。
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Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Hot carriers in CVD-grown graphene device with a top h-BN layer2018
Author(s)
C. Chuang, M. Mineharu, N. Matsumoto, M. Matsunaga, C.-W. Liu, B.-Y. Wu, Gil-Ho Kim, L.-H. Lin, Y. Ochiai, K. Watanabe, T. Taniguchi, C.-T. Liang and N. Aoki
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Journal Title
Journal of Nanomaterials
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Large, non-saturating magnetoresistance in single layer chemical vapor deposition graphene with an h-BN capping layer2018
Author(s)
Chiashain Chuang, C.-T. Liang, Gil-Ho Kim, R.E. Elmquist, Y. Yang, Y.P. Hsieh, Dinesh K. Patel, K. Watanabe, T. Taniguchi, and N. Aoki
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Journal Title
Carbon
Volume: 136
Pages: 211-216
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Shubnikov-de Haas measurements on a high mobility monolayer graphene flake sandwiched between boron nitride sheets2017
Author(s)
Naoki Matsumoto, Masaaki Mineharu, Masahiro Matsunaga, Chiashain Chuang, Yuichi Ochiai, Kenichi Oto, Gil-Ho Kim, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, David K Ferry, Carlo R da Cunha and Nobuyuki Aoki
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Journal Title
Journal of Physics: Condenced Matter
Volume: 29
Pages: 225301-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser control of crystalline structure and electrical property of MoTe2 crystal for all TMDC electronics2018
Author(s)
Kota Kamiya, Tomoki Yamanaka, Trever Shimokusu, Hidemitsu Ouchi, Kohei Sakanashi, Masahiro Matsunaga, Peter Kruger, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu, Jonathan P. Bird and Nobuyuki Aoki
Organizer
The Second Symposium of Chiral Molecular Science and Technology in Chiba University ‘-Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba-‘
Int'l Joint Research
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[Presentation] Anomalous conductance fluctuations in high-mobility BN/graphene/BN heterojunctions2017
Author(s)
M.Mineharu, N.Matsumoto, M.Matsunaga, Y.Ochiai, G.-H.Kim, K.Watanabe, T.Taniguchi, D.K.Ferry, J.P.Bird, N.Aoki
Organizer
EDISON20 (The 20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Hot carriers in disordered grapheme with hexagonal-boron Nitride and multi-layer grapheme2017
Author(s)
C. Chuang, M. Mineharu1, N. Matsumoto, M. Matsunaga, C.-W. Liu, B.-Y. Wu, G.-H. Kim, L.-H. Lin, Y. Ochiai, K. Watanabe, T. Taniguchi, Dinesh Kumar, C.-T. Liang, N. Aoki
Organizer
EDISON20 (The 20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Transient Investigations of hot-carrier transport in BN-encapsulated grapheme FETs2017
Author(s)
M. Zhao, J. Nathawat, C.-P. Kwan, H. Ramamoorthy, N. Matsumoto, M. Matsunaga, N. Aoki, Z. Jin, G.-H. Kim, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Han, J.P. Bird
Organizer
EDISON20 (The 20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Structural and electrical control of multilayer MoTe2 crystal by laser irradiation2017
Author(s)
T. Yamanaka, K. Kamiya, M. Matsunaga, A. Higuchi, Y. Ochiai, M. Kida, K. Miyamoto, T. Omatsu, J.P. Bird, N. Aoki
Organizer
EDISON20 (The 20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Control of crystalline structure and FET property of MoTe2 by laser irradiation, OSJ-OSA Joint Symposia2017
Author(s)
Kota Kamiya, Tomoki Yamanaka, Trever Shimokusu, Hidemasu Ouchi, Kohei Sakanashi, Masahiro Matsunaga, Peter Kruger, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu, Jonathan P. Bird, and Nobuyuki Aoki
Organizer
Optics & Photonics Japan 2017
Int'l Joint Research
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