2015 Fiscal Year Annual Research Report
計算科学に基づく新奇原子層物質複合系の物性解明と物質設計
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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| Project/Area Number |
26107509
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 原子層物質 / グラフェン / ナノカーボン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子論に立脚した計算物質科学の手法を用いて、各種原子層物質ならびに原子層物質と異種物質とからなる複合系の基礎物性の解明を行い、そこで得られた知見を基盤として、各種産業応用に資する原子層物質とデバイス構造の探索をおこなった。
本年度は、グラフェンの実デバイス応用において本質となる、グラフェンの微細加工技術基盤の構築のため、グラフェン端のエネルギー安定性と電子物性の端形状依存性の解明をおこなった。その結果、グラフェンはアームチェアと呼ばれる端形状をエネルギー的に選択的に好み、アームチェ形状に近い端形上の下ではそのエネルギー安定性はあまり端形状に依存しないことを明らかにした。一方、ジグザク型の端形状をを有する端はエネルギー的に不安定であり、ジグザグ形状を多く有する端では、エネルギー安定性が端の形状に強く依存することが明らかになった。また電界を印加することによりジグザグ型の端形状が安定化されることも明らかにし、電界による端形状制御の可能性をあきらかにした。
六方晶窒化ホウ素(h-BN)中に埋め込まれたグラフェン断片の磁気的特性の解明をおこない、埋め込まれたグラフェン断片が、その形状、ヘテロ界面（線）を構成する原子種に依存して多様なスピン分極状態を取ることを明らかにした。さらに、グラフェンドメイン間の分極スピン相互作用がシングレット的に作用すること、その有効距離が概ね1nmであることを明らかにし、h-BNとグラフェンからなるヘテロ構造の応用可能性を提示した。
２層グラフェンのデバイス応用について、我々は、片面に欠陥を有する２層グラフェンに着目し、その電子構造計算を行い、片面が完全な蜂の巣ネットワークを保持しているにもかかわらず、層間相互作用により２層グラフェンが半導体化することを明らかにし、半導体化グラフェン実現んの新たな方策を提示した。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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