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2019 年度 実績報告書

原子層膜ナノ電気機械の非線形振動の重ね合わせの状態制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H01040
研究機関大阪府立大学

研究代表者

秋田 成司  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60202529)

研究分担者 野内 亮  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70452406)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードグラフェン / 原子層膜 / ナノ電気機械 / ナノ機械共振器 / 振動の重ね合わせ
研究実績の概要

揺らぎのある非線形振動の重ね合わせの共鳴現象の実現を目指し本年度は、主に2つの原子層NEMSの結合と振動の重ね合わせによる共鳴現象に関する研究を行った。
2つの非線形機械振動の結合強度を変化できるNEMSの実現について、振動の光誘起キャリアにより遅延項が光変調で実現できることを見出した。これにより、2つの結合したナノ機械共振器において振動状態が容易に独立に制御できることが明らかになった。これまで検討してきた電気的、熱的な方法に加えて上記の光誘起キャリアによる制御方法を加え検討を進めた。
振動の重ね合わせによる共鳴現象の実現に関しては各原子層NEMSを自励発振させた状態で検討をすすめ振動の重ね合わせによる共鳴現象の実現を図った。
・カオス振動の実現:非線形振動している場合、同一周波数で2つの振幅を取ることができ、2値状態をもつ共振系と言える。これを自励発振させた場合、カオス的な振幅変動が起きる条件があることが知られている。ここでは、まず単一の原子層NEMSで自励発振が可能となる帰還条件を実現し、カオス発振が発現する条件を探索した。
・揺らぎを加えた系の解析:上の検討課題も系自体にカオス発振が含まれるため、揺らぎが加えられた系と言えるが、ここでは、2つの結合関係に揺らぎ(周波数・位相・振幅の3条件)を加えることで系の安定状態を検討した。ここで加える揺らぎも自然界に存在する熱揺らぎを模擬したエネルギースペクトルを持つものを重畳し、非線形振動子の結合系に与える影響を調べた。その結果、光誘起熱効果による影響が大きいことを見出した。また、この探索の際に、MoS2等の半導体的な特性をもつ2次元物質原子層において特定の条件でQ値が5倍程度向上する条件も併せて見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Photochemical reaction on graphene surfaces controlled by substrate-surface modification with polar self-assembled monolayers2020

    • 著者名/発表者名
      Nouchi Ryo、Ikeda Kei-ichiro
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 ページ: 1268~1275

    • DOI

      10.1039/c9cp05389a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Staircase-like transfer characteristics in multilayer MoS2 field-effect transistors2020

    • 著者名/発表者名
      Ohoka Takuya、Nouchi Ryo
    • 雑誌名

      Nano Express

      巻: 1 ページ: 010002~010002

    • DOI

      10.1088/2632-959X/ab70e6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adsorbates as a charge-carrier reservoir for electrostatic carrier doping to graphene2019

    • 著者名/発表者名
      Nouchi Ryo、Ikeda Kei-ichiro
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 ページ: 015005~015005

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab5e0b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dielectric actuation of optically transparent electromechanical resonator consisting of a cantilevered hexagonal boron nitride sheet2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Daiki、Takei Kuniharu、Arie Takayuki、Akita Seiji
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 ページ: 105001~105001

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab3b4f

  • [雑誌論文] Fabrication of tunnel barriers and single electron transistors in suspended multi-wall carbon nanotubes2019

    • 著者名/発表者名
      Ghazali Norizzawati M.、Tomizawa Hiroshi、Hagiwara Noriyuki、Suzuki Katsuya、Hashim Abdul M.、Yamaguchi Tomohiro、Akita Seiji、Ishibashi Koji
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 ページ: 105015~105015

    • DOI

      10.1063/1.5120816

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Staircase-Like Transfer Characteristics in Multilayer MoS2 Field-Effect Transistors2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ohoka、Ryo Nouchi
    • 学会等名
      The 2nd edition of the 1&2D Materials International Conference and Exhibition (1&2DM 2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフェンへの電界効果キャリアドーピングにおける電荷キャリア溜めとしての吸着子の働き2020

    • 著者名/発表者名
      野内亮、池田京一郎
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] グラフェンへの電界効果キャリアドーピングにおける電荷注入層としての吸着子2020

    • 著者名/発表者名
      野内亮、池田京一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] Gate-controlled chemical reactions at graphene surface2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi
    • 学会等名
      6th International Congress on Microscopy and Spectroscopy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gate-Controlled Chemical Modification of Graphene2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi、Nobuhiko Mitoma、Morihiro Matsumoto、Kei-ichiro Ikeda
    • 学会等名
      2nd European Conference on Chemistry of Two-Dimensional Materials (chem2Dmat)
    • 国際学会
  • [学会発表] 多層MoS2電界効果トランジスタで観測される階段状の伝達特性2019

    • 著者名/発表者名
      大岡拓也、野内亮
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] チタニアナノシート膜を用いた抵抗変化型メモリ動作と安定性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡哉、原正大、船津 麻美、野内亮
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Chemical Modification of Graphene Controlled by Polar Self-Assembled Monolayers2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi、Kei-ichiro Ikeda
    • 学会等名
      Recent Progress in Graphene & 2D Materials Research 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Gate-controlled chemical reactions at 2D materials surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi
    • 学会等名
      CA2D: Carrier Doping in two-dimensional layered materials: toward novel physical properties and electronic device applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gate-controlled chemical reactions at surfaces of two-dimensional materials2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nouchi
    • 学会等名
      2nd European conference on Smart Nanomaterials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical actuation of drum type h-BN nano-mechanical resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Morimoto, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] Suppression of thermal expansion in nano mechanical resonator by stacking MoS2 and graphene2019

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, Y. Mochizuki, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Drum type h-BN nano-electro-mechanical resonator driven by dielectric effect2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Morimoto, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      Recent Progress in Graphene & 2D Materials Research 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Nano-electro-mechanical resonators toward highly sensitive force sensing2019

    • 著者名/発表者名
      S. Akita
    • 学会等名
      The Seventh International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elimination of photothermal effect on nano-mechanical resonator consisting of optically transparent h-BN sheet2019

    • 著者名/発表者名
      D. Yoshikawa, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Persistent resonance frequency shift of MoS2 mechanical resonator by laser irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, T. Endo, K. Takei, T. Arie, Y. Miyata, S. Akita
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ドットを担持したh-BN機械共振器2019

    • 著者名/発表者名
      堀雅司、森本悠介、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 誘電効果駆動におけるドラム型hBN機械共振器の共振周波数制御2019

    • 著者名/発表者名
      森本悠介、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 超高感度力計測へ向けたグラフェン機械共振器の小型化2019

    • 著者名/発表者名
      池本拓史、中川魁斗、井上太一、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用2020

    • 著者名/発表者名
      井上太一、秋田成司 他
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      ISBN978-4-86043-663-6
  • [図書] カーボンナノチューブの表面処理・分散技術と複合化事例2019

    • 著者名/発表者名
      秋田成司 他
    • 総ページ数
      456
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      ISBN978-4-86104-772-5
  • [備考] 大阪府立大学工学研究科 電子物理工学分野 ナノデバイス研究グループ

    • URL

      http://www.pe.osakafu-u.ac.jp/nanodevice-pe4/

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公開日: 2021-01-27  

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