少数多層グラフェンの層間伝導制御と単分子プローブ素子の開発

• 研究課題/領域番号: 21760014
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 渡辺 英一郎 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノテクノロジー融合センター, NIMSポスドク研究員 (10469786)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: グラフェン / ナノギャップ / ナノ材料 / 量子デバイス / ナノコンタクト

研究概要

本研究は,炭素原子一層からなるグラファイト(グラフェン)が2～数層程度積層した少数多層グラフェンに着目し,単分子伝導のプローブとなるグラフェン微小ギャップ素子の実現可能性を探索した。まず,少数多層グラフェンに対して電気的ブレイクジャンクション法(EBJ法)を適用し,グラフェン微小ギャップの形成法を確立した。さらに,単分子プローブ実現にとって重要な技術要素の一つである,グラフェン-金属電極間のコンタクト伝導制御に着手し,従来よりも低抵抗コンタクト化を実現する手法を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Production of Extended Single-Layer Graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Xu, D.Fujita, K.Sagisaka, E.Watanabe, N.Hanagata
  • 雑誌名: ACS Nano 5 ページ: 1522-1528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of diamond field effect transistors by AlN/diamond heterostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Imura, R.Hayakawa, E.Watanabe, M.Liao, Y.Koide, H.Amano
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (RRL).Rapid Research Letters 5 ページ: 125-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] π junction transition in InAs self-assembled quantum dot coupled with SQUID (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, R.Ishiguro, M.Kamio, Y.Doda, E.Watanabe, D.Tsuya, K.Shibata, K.Hirakawa, H.Takayanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 98 ページ: 63106-63106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Extended Single-Layer Graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Xu, D.Fujita, K.Sagisaka, E.Watanabe, N.Hanagata
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 5 ページ: 1522-1528
  • 査読あり
• [雑誌論文] π junction transition in InAs self-assembled quantum dot coupled with SQUID (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, R.Ishiguro, M.Kamio, Y.Doda, E.Watanabe, D.Tsuya, K.Shibata, K.Hirakawa, H.Takayanagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of diamond field effect transistors by AlN/diamond heterostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Imura, R.Hayakawa, E.Watanabe, M.Liao, Y.Koide, H.Amano
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (RRL)-Rapid Research Letters 巻: 5 ページ: 125-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of quantum-dot devices in graphene (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Moriyama, Y.Morita, E.Watanabe, D.Tsuya, S.Uji, M.Shimizu, K.Ishibashi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 11 ページ: 54601-54601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suspended Single-Crystal Diamond Nanowires for High-Performance Nanoelectromechanical Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Liao, S.Hishita, E.Watanabe, S.Koizumi, Y.Koide
  • 雑誌名: Advanced Materials 22 ページ: 5393-5397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of quantum-dot devices in graphene (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Moriyama, Y.Morita, E.Watanabe, D.Tsuya, S.Uji, M.Shimizu, K.Ishibashi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suspended Single-Crystal Diamond Nanowires for High-Performance Nanoelectro mechanical Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Liao, S.Hishita, E.Watanabe, S.Koizumi, Y.Koide
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 22 ページ: 5393-5397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled quantum dots in a graphene-based two-dimensional semimetal (2009)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled quantum dots in a graphene-based two-dimensional semimetal (2009)
  • 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 VOL.9 ページ: 2891-2896
  • 査読あり
• [学会発表] Quantum dots and nanostructures in graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Moriyama, D.Tsuya, E.Watanabe, S.Uji, M.Shimizu, K.Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology 2011
  • 発表場所: Kanagawa, Japan
• [学会発表] Contact Resistance in Graphene-Based Devices by Transmission Line Method (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Watanabe, D.Tsuya, Y.Koide
  • 学会等名: Frontiers in Nanoscale Science and Technology Workshop 2011
  • 発表場所: RIKEN, Japan
• [学会発表] Contact Resistance in Graphene-Based Devices by Transmission Line Method (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Watanabe, D.Tsuya, Y.Koide
  • 学会等名: Frontiers in Nanoscale Science and Technology Workshop 2011
  • 発表場所: Saitama, Japan
• [学会発表] Quantum dots and nanostructures in graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Moriyama, D.Tsuya, E.Watanabe, S.Uji, M.Shimizu, K.Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium on Nanoscale Transport and Technology 2011 (ISNTT2011)
  • 発表場所: Kanagawa, Japan(invited)
• [学会発表] Side-gate controlled electrical properties of superconducting quantum interference device coupled with self-assembled InAs quantum dot (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kim, R.Ishiguro, M.Kamio, Y.Doda, E.Watanabe, D.Tsuya, K.Shibata, K.Hirakawa, H.Takayanagi
  • 学会等名: 30th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS2010)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] 自己成長InAs量子ドットを接合に用いたSQUIDの研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒亮輔, 神尾充弥, 中島翔, 気谷卓, 深川尚義, 金鮮美, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 日本物理学会2010年第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [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2010年第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] グラファイトSQUIDの超伝導特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堂田泰史, 南雲淑元, 井上亮太郎, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 高柳英明
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 自己形成InAs量子ドットと結合したSQUIDのゲート制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金鮮美, 石黒亮輔, 堂田泰史, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 自己形成InAs量子ドットを用いたSQUIDにおける多重アンドレーエフ反射 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神尾充弥, 中島翔, 気谷卓, 深川尚義, 金鮮美, 石黒亮輔, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 伝送線路(TLM)法による多端子グラフェンデバイスのコンタクト抵抗評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺英一郎, 津谷大樹, Arolyn Conwill, 小出康夫
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 種々酸化膜/シリコン基板上に作製したグラフェンの電気伝導特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺英一郎, 津谷大樹, 小出康夫
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [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2010年第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] 種々酸化膜/シリコン基板上に作製したグラフェンの電気伝導特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺英一郎, 津谷大樹, 小出康夫
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 伝送線路(TLM)法による多端子グラフェンデバイスのコンタクト抵抗評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺英一郎, 津谷大樹, Arolyn Conwill, 小出康夫
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 強結合状態における自己形成InAs量子ドットと超伝導体の輸送特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神尾充弥, 金鮮美, 石黒亮輔, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 2010年秋季 第71回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] Fe_<3-δ>O_4ナノ粒子のポストアニール効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊藤直樹, 木田徹也, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 手塚泰久, 石渡洋一
  • 学会等名: 2010年秋季 第71回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] CrドープしたV_2O_3ナノ粒子における金属絶縁体転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白石達也, 末廣智, 木田徹也, 石井啓文, 手塚泰久, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 河江達也, 石渡洋一
  • 学会等名: 平成22年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] π junction transition in InAs self-assembled quantum dot coupled with SQUID (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒亮輔, 金鮮美, 神尾充弥, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 新学術領域研究「対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第1回領域研究会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 自己形成量子ドットと結合した超伝導量子干渉デバイスでのπ接合特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金鮮美, 石黒亮輔, 堂田泰史, 渡辺英一郎, 津谷大樹, 柴田憲治, 平川一彦, 高柳英明
  • 学会等名: 第15回Physics and Application of Spin-related Phenomena in Semiconductors(PASPS-15)
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] グラフェン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, 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: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] グラフェン2重結合量子ドット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: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Large-Scale, Uniform and Transferrable Graphene Films synthesized by Chemical Vapor Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Xu, D.Fujita, J.Gao, E.Watanabe, N.Hanagata
  • 学会等名: 22nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [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
• [学会発表] グラフェン2重結合量子ドット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
• [学会発表] Double quantum-dot devices in triple-layer graphene (2009)
  • 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: MSS-14, The 14th International Conference on Modulated Semiconductor structures
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] A graphene-based double quantum dot device (2009)
  • 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
• [産業財産権] グラフェントランジスタ (2009)
  • 発明者名: 渡辺英一郎/津谷大樹/小出康夫
  • 権利者名: 渡辺英一郎/津谷大樹/小出康夫
  • 産業財産権番号: 2009-271742
  • 出願年月日: 2009-11-30
• [産業財産権] グラフェントランジスタおよびその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 渡辺英一郎, 津谷大樹, 小出康夫
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 2009-271742
  • 出願年月日: 2009-11-30