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低次元グラファイトの3次元的ナノ構造制御技術の開発と量子輸送現象の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20686008
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 応用物理学一般
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

森山 悟士  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (00415324)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円)
2009年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2008年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
キーワードグラフェン / ナノ微細加工 / 量子ドット / 2重結合量子ドット / 単一電子輸送 / 人工分子 / カーボンナノチューブ / 電子スピン
研究概要

本研究は,原子層一層からなる2次元グラファイト,またそれが円筒状に丸まったカーボンナノチューブ等の低次元グラファイト材料の構造を3次元的に制御した中で量子輸送現象を調べ,新機能の発現,量子効果ナノデバイス実現の可能性を探索した。まず,単層2次元グラファイトであるグラフェンに対してコンタクトを取り,ナノ微細加工プロセスを用いて試料の形状をトップダウン加工によってナノレベルで構造を制御する手法を確立した。そして作製した量子効果ナノデバイスである,グラフェン2重結合量子ドット素子の単一電子輸送特性を詳細に調べ,量子ドット中の電子を1個単位で制御する単一電子デバイス動作の実証と,ドット間の静電的,および量子力学的なトンネル結合の外部ゲート電極による制御等に成功した。本研究によって実現された,新カーボン材料による集積化ナノデバイス作製の基礎技術の開発と物理現象の解明は,ナノカーボン量子デバイスの分野において重要な基幹研究であり,今後の量子デバイス開発の進展につながると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (21件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] グラフェンで作る結合量子ドット素子2010

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 石橋幸治
    • 雑誌名

      パリティ

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupled quantum dots in a graphene-based two-dimensional semimetal2009

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, D. Tsuya, E. Watanabe, S. Uji, M. Shimizu, T. Mori, T. Yamaguchi, K. Ishibashi
    • 雑誌名

      Nano Letters 9

      ページ: 2891-2896

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic cotunneling mediated singlet-triplet transition in carbon nanotubes2009

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, J. Martinek, G. Ilnicki, T. Fuse, K. Ishibashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 80

      ページ: 33408-33408

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cotunneling transport at singlet-triplet transition in carbon nanotube quantum dots2009

    • 著者名/発表者名
      G. Ilnicki, S. Moriyama, J. Martinek, T. Fuse, K. Ishibashi
    • 雑誌名

      ACTA PHYSICA POLONICA A 115

      ページ: 299-302

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of quantum Hall state of substrate on single-electron transport of carbon nanotube quantum dots2009

    • 著者名/発表者名
      T. Yamaguchi, T. Tsukamoto, S. Moriyama, M. Suzuki, K. Ishibashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 48

      ページ: 15001-15001

    • NAID

      40016425929

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupled quantum dots in a graphene-based two-dimensional semimetal2009

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama, et al.
    • 雑誌名

      Nano Letters 9

      ページ: 2891-2896

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic cotunneling mediated singlet-triplet transition in carbon nanotubes2009

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama, et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 80

      ページ: 33408-33408

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of quantum Hall state of substrate on single-electron transport of carbon nanotube quantum dots2009

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 48

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cotunneling transport at singlet-triplet transition in carbon nanotiibe quantum dots2009

    • 著者名/発表者名
      C. Ilnicki
    • 雑誌名

      ACTA PHYSICA POLONICA 115

      ページ: 299-302

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial atom and quantum teraherz response in carbon nanotube quantum dots2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishibashi, S. Moriyama, T. Fuse, Y. Kawano, S. Toyokawa, T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter 20

      ページ: 454203-454203

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブ人工原子と量子テラヘルツ応答2008

    • 著者名/発表者名
      石橋幸治, 森山悟士, 布施智子, 河野行雄, 豊川聖子, 山口智弘
    • 雑誌名

      真空 Vol.51,No.7

      ページ: 445-452

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブ人工原子と量子テラヘルツ応答2008

    • 著者名/発表者名
      石橋幸治
    • 雑誌名

      真空 51

      ページ: 445-452

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial atom and quantum teraherz response in carbon nanotube quantum dots2008

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishibashi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter 20

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] グラフェンシートへの量子ドットの作製2010

    • 著者名/発表者名
      森山悟士
    • 学会等名
      Electronic Journal 第458回 Technical Seminar
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-02-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] グラフェンナノ構造の単一電子輸送特性2010

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 津谷大樹, 渡辺英一郎, 宇治進也
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Quantum-dot devices in a graphene-based two-dimensional system2010

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2010
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グラフェン等の新規カーボンナノ材料を用いた量子デバイス2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士(招待講演)
    • 学会等名
      九州大学先導物質化学研究所講演会「有機光電子機能性材料・デバイス研究の新展開」
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-08-20
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グラフェン等の新規カーボンナノ材料を用いた量子デバイス2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士
    • 学会等名
      九州大学先導物質化学研究所講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2009-08-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ナノカーボン材料の電気伝導と量子コヒーレンス-量子情報処理デバイスに向けて-2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士(招待講演)
    • 学会等名
      次世代スーパーコンピュータプロジェクトナノ分野グランドチャレンジ研究開発ナノ統合拠点物性科学WG連続研究会「ナノ構造体の電気伝導」
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-06-30
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノカーボン材料の電気伝導と量子コヒーレンス―量子情報処理デバイスに向けて―2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士
    • 学会等名
      次世代スーパーコンピュータプロジェクトナノ分野グランドチャレンジ研究開発ナノ統合拠点物性科学WG連続研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-06-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン結合量子ドットにおけるクーロンブロッケイド効果の観測2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 津谷大樹, 渡辺英一郎, 宇治進也, 清水麻希, 森貴洋, 山口智弘, 石橋幸治
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グラフェン2重結合量子ドットの作製と単一電子輸送特性の観測2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 津谷大樹, 渡辺英一郎, 宇治進也, 清水麻希, 森貴洋, 山口智弘, 石橋幸治
    • 学会等名
      2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] "Double quantum-dot devices in triple-layer graphene", MSS-142009

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, D. Tsuya, E. Watanabe, S. Uji, M. Shimizu, T. Mori, T. Yamaguchi, K. Ishibashi
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Modulated Semiconductor structures
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] A graphene-based double quantum dot device2009

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, D. Tsuya, E. Watanabe, S. Uji, M. Shimizu, T. Mori, T. Yamaguchi, K. Ishibashi
    • 学会等名
      FNST2009, Frontiers in Nanoscale Science and Technology Workshop
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グラフェン量子ドットの単一電子輸送特性2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 津谷大樹, 渡辺英一郎, 森貴洋, 山口智弘, 石橋幸治, 宇治進也
    • 学会等名
      日本物理学会2009年第64回年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] A graphene-based double quantum-dot system2009

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, D. Tsuya, E. Watanabe, S. Uji
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2009
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Double quantum-dot devices in triple-layer graphene2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, et al.
    • 学会等名
      MSS-14, The 14th International Conference on Modulated Semiconductor structures
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] グラフェセ結合量子ドットにおけるクーロンプロッケイド効果の観測2009

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 他
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] A graphene-based double quantum-dot system2009

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Moriyama
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2009
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ナノ微細加工技術を用いたグラフエン単電子デバイスの開発2008

    • 著者名/発表者名
      森山悟士
    • 学会等名
      つくば4機関連携ワークショップ「イノベーションつくば2008」
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2008-12-02
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ナノ微細加工技術を用いたグラフェン単電子デバイスの開発2008

    • 著者名/発表者名
      森山悟士, 津谷大樹, 渡辺英一郎
    • 学会等名
      つくば4機関連携ワークショップ「イノベーションつくば2008」
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2008-02-12
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Raman spectroscopy and phonon dispersions in graphene and graphene layers2008

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama, Y. Morita, E. Watanabe, D. Tsuya, S. Uji
    • 学会等名
      MNE 2008, 34th International Conference on Micro and Nano Engineering
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic properties of (TMTSF)2ClO4 in high magnetic fields up to 35 T2008

    • 著者名/発表者名
      S. Uji, S. Moriyama, M. Kimata, J. Yamada, D. Graf, J.S. Brooks (invited)
    • 学会等名
      International Symposium on Molecular Conductors 2008
    • 発表場所
      Okazaki, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Cotunneling transport at singlet-triplet transition in carbon nanotube quantum dots2008

    • 著者名/発表者名
      C. Ilnicki, S. Moriyama, J. Martinek, T. Fuse, K. Ishibashi
    • 学会等名
      The European Conference PHYSICS OF MAGNETISM 2008
    • 発表場所
      Poznan, Poland
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [備考] グラフェン2重結合量子ドットに関する研究成果に関してプレス発表を行った。"炭素原子層1層のシートを使って結合量子ドット素子を実現-新カーボン材料による集積化ナノ量子デバイス開発へ道-", 2009年7月10日

    • URL

      http://www.nims.go.jp/news/press/2009/07/p200907100.html

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] グラフェン2重結合量子ドットに関する研究成果は, 日刊工業新聞(2009年7/31付), 日経産業新聞(2009年7/24付), 化学工業日報(2009年7/13付, 7/22付社説)等で紹介された

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] グラフェン2重結合量子ドットに関する研究成果(Satoshi Moriyama et al., Nano Letters 9, 2891-2896(2009).)が, 日刊工業新開(2009年7/31付), 日経産業新聞(2009年7/24付), 化学工業日報(2009年7/13付, 7/22付社説)等で紹介された

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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