| 研究課題/領域番号 |
19K22100
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
武田 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60202165)
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| 研究分担者 |
嵐田 雄介 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30715181)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | グラフェン / コヒーレントフォノン / 走査トンネル顕微鏡 / フォノン / 伝播計測 / コヒーレント / ディラック電子 / フォノニック結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「より微細化した構造の中でいかに熱（フォノン）を制御し高速で電子を操作するか」は、次世代ナノデバイス・熱電変換デバイスの開発にとって避けては通れない命題である。本研究課題では、位相制御テラヘルツ走査トンネル顕微鏡（THz-STM）・広帯域コヒーレントフォノン分光の基盤技術に波形整形技術や光ポンプ光学系を組み込み、極微かつ超高速でフォノン・電子のコヒーレントな伝播特性を可視化する「ナノ空間熱・電子伝播計測技術」を開発する。グラフェンフォノニック結晶（G-PnC）を試料とし、フォノンの波動的伝播をGHz帯から10 THzに及ぶ広帯域で制御し、付随するディラック電子の輸送特性をナノスケールで操作する技術を開拓する。
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| 研究成果の概要 |
ナノスケールかつ超高速で熱フォノン・電子伝播を自在に制御する処方箋を構築することは、次世代のナノフォトニクス・熱電変換デバイスの開発にとって必要不可欠である。そこで本研究課題では、広帯域（顕微）コヒーレントフォノン分光、テラヘルツ駆動の走査トンネル顕微鏡を開発した。また2つの手法を駆使し、多層グラフェンの高周波フォノンの電子・格子相互作用の膜厚依存性、単層グラフェンの超高速光学応答のフェルミレベル依存性、周期的孔構造を持つグラフェンフォノニック結晶の電子状態を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
次世代のナノフォトニクス・熱電変換デバイスとして期待されるグラフェンの高周波フォノンの伝播ダイナミクスや電子・フォノン相互作用、また周期的孔構造をもつグラフェンフォノニック結晶の電子状態はこれまで明らかではなかった。本研究で開発した広帯域（顕微）コヒーレントフォノン分光とテラヘルツ電場駆動走査トンネル顕微鏡を駆使することにより、これまで未知であったグラフェンのフォノンダイナミクスやバイアス印可時の超高速光学応答、新規のナノグラフェン物質の電子状態を明らかにすることができた。これらの基礎特性は、今後、グラフェン関連物質の応用研究に極めて重要である。
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