原子薄膜の量子物性理論

• 研究課題/領域番号: 24740193
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 越野 幹人 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60361797)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: グラフェン / カーボンナノチューブ / 原子薄膜 / 原子層 / 物性理論 / 量子ホール効果 / 国際情報交換（アメリカ）

研究成果の概要

異種原子層からなる界面、回転積層グラフェン、２層カーボンナノチューブなど、非整合な結晶構造が接する複合系における物性理論を構築し、その電子構造、磁場効果、光物性を調べた。回転積層グラフェン２層系、グラフェン-hBN複合系における電子状態計算および光吸収スペクトルの計算を行い、特に磁場中においては、電子は磁場とモアレ模様両方から影響を受けて非常に複雑な運動をし、スペクトルにHofstadter蝶と呼ばれるフラクタル構造が生ずることを理論、実験両面から明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Interlayer interaction in general incommensurate atomic layers (2015)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 17 号: 1 ページ: 0150141-10
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/1/015014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system in the presence of charged impurity scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ominato and Mikito Koshino
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 3 ページ: 035202-035202
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.035202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate double-walled carbon nanotubes as one-dimensional moire crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino, Pilkyung Moon, Young-Woo Son
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 3 ページ: 0354051-13
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.035405
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Insulating state in tetralayers reveals an even-odd interaction effect in multilayer graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: Anya L. Grushina, Dong-Keun Ki, Mikito Koshino, Aurelien A.L. Nicolet, Clement Faugeras, Edward McCann, Marek Potemski, Alberto F. Morpurgo
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 64191-7
  • DOI: 10.1038/ncomms7419
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical absorption of twisted bilayer graphene with interlayer potential asymmetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Pilkyung Moon, Young-Woo Son and Mikito Koshino
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 15 ページ: 155406-155406
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.155406
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 7.Topological zero modes and Dirac points protected by spatial symmetry and chiral symmetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino, Takahiro Morimoto, and Masatoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 115207-115207
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Yuya Ominato, Mikito Koshino (2014)
  • 著者名/発表者名: Quantum transport in a three-dimensional Weyl electron system
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 5 ページ: 0542021-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.054202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Absorption in Twisted Bilayer Graphene (2013)
  • 著者名/発表者名: Pilkyung Moon and Mikito Koshino
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 87 号: 20 ページ: 205404-205404
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.205404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hofstadter's butterfly and the fractal quantum Hall effect in moire superlattices (2013)
  • 著者名/発表者名: C.R.Dean, L.Wang, P.Maher, C.Forsythe, F.Ghahari, Y.Gao, J.Katoch, M.Ishigami, P.Moon, M.Koshino, T.Taniguchi, K.Watanabe, K.L.Shepard, J.Hone, and P.Kim
  • 雑誌名: Nature 巻: 497 号: 7451 ページ: 598-602
  • DOI: 10.1038/nature12186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Massive Dirac Fermions and Hofstadter Butterfly in a van der Waals Heterostructure (2013)
  • 著者名/発表者名: B.Hunt, J.D.Sanchez-Yamagishi, A.F.Young, M.Yankowitz, B.J.LeRoy, K.Watanabe, T.Taniguchi, P.Moon, M.Koshino, P.Jarillo-Herrero, and R.C.Ashoori
  • 雑誌名: Science 巻: 340 号: 6139 ページ: 1427-1430
  • DOI: 10.1126/science.1237240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic transmission through A B-B A domain boundary in bilayer graphene (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 11 ページ: 1154091-9
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.115409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical properties of the Hofstadter butterfly in the moire superlattice (2013)
  • 著者名/発表者名: Pilkyung Moon, Mikito Koshino
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 24 ページ: 2414121-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.241412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital magnetism of graphene nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ominato, Mikito Koshino
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 175 ページ: 51-61
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2013.09.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multilayer graphenes with mixed stacking structure: Interplay of Bernal and rhombohedral stacking (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino and Edward McCann
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 87 号: 4 ページ: 0454201-12
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.045420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stacking-dependent optical absorption in multilayer graphene (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 15 号: 1 ページ: 0150101-17
  • DOI: 10.1088/1367-2630/15/1/015010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gate-induced Dirac cones in multilayer graphenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino and Takahiro Morimoto
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 87 号: 8 ページ: 0854241-12
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.085424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital magnetism of graphene flakes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ominato and Mikito Koshino
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 87 号: 11 ページ: 1154331-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.115433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital magnetic susceptibility of finite-sized graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuya Ominato and Mikito Koshino
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 85 号: 16 ページ: 1654541-9
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.165454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy spectrum and quantum Hall effect in twisted bilayer graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: Pilkyung Moon and Mikito Koshino
  • 雑誌名: Physical Review 巻: B 85 号: 19 ページ: 195458-195458
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.195458
  • 査読あり
• [雑誌論文] Faraday rotation in bilayer and trilayer graphene in the quantum Hall regime (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Morimoto, Mikito Koshino and Hideo Aoki
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 86 号: 15 ページ: 155426-155426
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.155426
  • 査読あり
• [学会発表] Topological protection of Dirac points in spatial symmetry with chiral symmetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 学会等名: NQS2014: Novel Quantum State in Condensed Matter 2014
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] Physics of misoriented atomic layers (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] Electronic properties in moire superlattice in rotationally stacked atomic layers (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 学会等名: NT14: The Fifteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Los angeles, USA
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] Emergence of massless Dirac electrons in graphene and related materials (2013)
  • 著者名/発表者名: 越野幹人
  • 学会等名: 「固体中におけるディラック電子系物理の新展開
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Electronic properties in Moire superlattice in graphene (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino
  • 学会等名: IXth Rencontres du Vietnam, Nanophysics: from fundamentals to applications
  • 発表場所: ベトナム クイニョン
  • 招待講演
• [学会発表] ディラック電子系の物理―2次元から3次元へ (2013)
  • 著者名/発表者名: 越野幹人
  • 学会等名: 「第三回固体中のディラック電子研究会
  • 発表場所: 兵庫県赤穂
  • 招待講演
• [学会発表] Electronic structure of multilayer graphene with a mixture of Bernal and rhombohedral stacking (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: 2013 American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Orbital magnetism of graphenes (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: Graphene Week 2012
  • 発表場所: Delft, Netherlands
• [学会発表] Orbital Magnetism of Graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: 31th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
• [学会発表] Anomalous magnetic field effects on graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: Global-GCOE Graphene Workshop
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Unusual Diamagnetic Response of Graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: The 4th International Conference on Recent Progress in Graphene Research,
  • 発表場所: Beijng, China
  • 招待講演
• [学会発表] Anomalous magnetic field effects on graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: NATO Advanced Research Workshop, Low-Dimensional Functional Materials
  • 発表場所: Tashkent, Uzbekistan
  • 招待講演
• [学会発表] Anomalous properties of Dirac particles in graphene and its multilayers (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koshino
  • 学会等名: IAS Asia Pacific Workshop on Condensed Matter Physics
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェン：「質量の無い電子」物理
  • 著者名/発表者名: 越野幹人
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [図書] Physics of Graphene (Edited by H. Aoki and M Dreselhaus) (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Koshino, Tsuneya Ando
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: Springer International Publishing