高温超伝導を目指したダイヤモンドおよび関連物質の表面伝導電界制御

• 研究課題/領域番号: 25287093
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 山口 尚秀 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導線材ユニット, 主任研究員 (70399385)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: ダイヤモンド / 電界効果 / イオン液体 / 量子振動 / シュブニコフ・ドハース振動 / 磁気抵抗 / スピン依存伝導 / 水素終端 / 電気二重層 / 超伝導 / 金属絶縁体転移

研究成果の概要

高温超伝導の発現を目指し、ダイヤモンドおよびシリコンなどの関連物質の表面伝導の電界制御を行った。イオン液体を用いた電界効果によって高密度キャリアをノンドープダイヤモンド水素終端表面に蓄積し、金属的な伝導の観測に成功した。さらに原子レベルで平坦な水素終端(111)表面においてダイヤモンドの量子振動（シュブニコフ・ドハース振動）の観測に初めて成功した。またダイヤモンド表面の結晶方位によって伝導特性が大きく異なることを明らかにし、水素終端(100)表面ではキャリアのスピンに起因する特異な磁気抵抗効果を発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum oscillations of the two-dimensional hole gas at atomically flat diamond surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takahide, Hiroyuki Okazaki, Keita Deguchi, Shinya Uji, Hiroyuki Takeya, Yoshihiko Takano, Hidetoshi Tsuboi, and Hiroshi Kawarada
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.235304
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-temperature transport properties of holes introduced by ionic liquid gating in hydrogen-terminated diamond surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 7 ページ: 074718-074718
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.074718
  • 査読あり
• [学会発表] Magneto-transport through surface conductive channel of hydrogenated diamond (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takahide, Yosuke Sasama, Hiroyuki Takeya, Yoshihiko Takano, Taisuke Kageura, Hiroshi Kawarada
  • 学会等名: 10th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2016
  • 発表場所: THE WESTIN XIAN, Xian, China
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いたシリコンへの電界効果キャリア注入 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笹間陽介, 山口尚秀, 田中将嗣, 鈴木皓司, 原裕, 山下愛智, 竹屋浩幸, 高野義彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県仙台市泉区)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Magnetotransport of electric-field-induced charge carriers in diamond (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takahide, Yosuke Sasama, Hiroyuki Takeya, Yoshihiko Takano, Taisuke Kageura, Hiroshi Kawarada
  • 学会等名: MANA International Symposium 2016
  • 発表場所: Epochal Tsukuba, Tsukuba
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会
• [学会発表] 電界制御したダイヤモンド表面伝導の低温特性II (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口尚秀、笹間陽介、竹屋浩幸、高野義彦、柴田将暢、蔭浦泰資、川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] イオン液体を用いたSiCへの電界効果キャリア注入 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹間陽介、山口尚秀、田中将嗣、藤岡正弥、S. J. Denholm、鈴木皓司、原裕、山木拓馬、山下愛智、竹屋浩幸、矢口宏、高野義彦
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] An electric-field-induced metallic state and quantum oscillations in atomically flat diamond surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, H. Okazaki, K. Deguchi, S. Uji, H. Takeya, Y. Takano, H. Tsuboi, H. Kawarada
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials 2014
  • 発表場所: Mellia Castilla Madrid, Spain
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
• [学会発表] Two-Dimensional Quantum Oscillations in Atomically Flat Hydrogen-Terminated Diamond (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, H. Okazaki, K. Deguchi, S. Uji, H. Takeya, Y. Takano, H. Tsuboi, H. Kawarada
  • 学会等名: New Diamond and Nano Carbons Conference (NDNC 2014)
  • 発表場所: Hyatt Regency Chicago, USA
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-29
• [学会発表] 電界注入キャリアによるダイヤモンドのシュブニコフ・ドハース振動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口尚秀、岡崎宏之、出口啓太、宇治進也、竹屋浩幸1、高野義彦、坪井秀俊、川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 電界制御したダイヤモンド表面伝導の低温特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口尚秀、出口啓太、岡崎宏之、竹屋浩幸、高野義彦、坪井秀俊、川原田洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 電界制御した水素終端ダイヤモンド表面伝導の低温特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口尚秀、出口啓太、岡崎宏之、竹屋浩幸、高野義彦、坪井秀俊、川原田洋
  • 学会等名: 第27回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 日本工業大学
• [備考]
  • URL: http://samurai.nims.go.jp/YAMAGUCHI_Takahide-j.html
• [備考]
  • URL: http://www.nims.go.jp/personal/yamaguchi-takahide/index_j.html