• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

グラフェンから電界放出される電子のスピン状態の解明と新規スピン偏極電子源への展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K19053
研究機関公益財団法人豊田理化学研究所

研究代表者

齋藤 弥八  公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (90144203)

研究分担者 永井 滋一  三重大学, 工学研究科, 助教 (40577970)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワードグラフェン / エッジ状態 / 電子スピン / スピン偏極 / 電界放出 / 酸化グラフェン
研究実績の概要

グラフェンからの電界放出顕微鏡(FEM)像が,エッジに局在するπ電子の軌道を反映したパターン(“リップ”パターン)を示す事から,理論的に予想されているジグザグ端における電子スピンのスピン偏極を電界放出法により検証する研究を実施した。
グラフェンからの放出電子のスピン偏極の測定は,スピンの向きをマニピュレートする電場・磁場重畳型スピン回転器とMott検出器が搭載された電界放出電子スピン偏極度測定装置により行なった。グラフェン電界放出エミッタとしては,タングステン針先端に電気泳動法によって接着した酸化グラフェンを用いた。
リップパターンを示すグラフェンエミッタに対して,室温および低温(45K)において電界放出電子のスピン偏極度を測定した。得られたスピン偏極度は,室温において57.0%,低温において66.5%であり,低温においてスピン偏極度の若干の増加がみられた。これは,スピンの熱的ゆらぎの抑制に起因すると推察される。また,測定時間10分間の放出電子がスピン偏極していることから,酸化グラフェンのエッジ部はスピン偏極していることが実証された。
また,120分間にわたるスピン偏極度の経時変化では,偏極度の高い状態と低い状態を行き来し,2つの状態があるように見えた。この原因を明らかにするため,電流電圧特性とスピン偏極度の間の関係を調べたところ,偏極度が低下した条件では,より低い電圧から電子放出が生じていたことから,偏極度の増減の要因として,残留ガスのグラフェンエッジへの吸着・脱離が考えられる。本研究で用いたスピン測定装置は超高真空であるため,残留ガスの主成分は水素である。理論研究においても,水素終端したグラフェンエッジでは,磁化が1μB減少して0.3μBとなることが報告されている。本研究での偏極度の増減も,グラフェンのエッジへの水素の吸着・脱離に起因する事が示唆される。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] グラフェンの電界放出顕微鏡法によるエッジ状態の研究2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤弥八
    • 雑誌名

      豊田研究報告

      巻: 第72号 ページ: 印刷中

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Edge States of Graphene Revealed by Field Emission Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yahachi Saito, Yuhdai Watanabe, Tohru Hoshino, Hitoshi Nakahara, Shigekazu Nagai, Hiromu Ikemizu3, Kazuya Kunoh, Koichi Hata
    • 学会等名
      The 11th Recent Progress in Graphene and 2D Materials Research
    • 国際学会
  • [学会発表] FEM and FIM of Graphene: Possible Observation of Electronic States at Edges2018

    • 著者名/発表者名
      Yahachi Saito, Yuhdai Watanabe, Tohru Hoshino, Hitoshi Nakahara, Kazuya Kunoh, Shigekazu Nagai, and Koichi Hata
    • 学会等名
      The 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Edge States of Graphene by FEM and FIM2018

    • 著者名/発表者名
      Yahachi Saito, Yuhdai Watanabe, Tohru Hoshino, and Hitoshi Nakahara
    • 学会等名
      第55回FNTG総合シンポジウム
  • [学会発表] 電界放出電子によるグラフェンエッジのスピン状態の観察2018

    • 著者名/発表者名
      池水大夢,久納和也,来住昴宥,永井滋一,岩田達夫,畑浩一,渡邉雄大,中原仁,齋藤弥八
    • 学会等名
      2018年表面真空学会学術講演会
  • [備考] 公益財団法人 豊田理化学研究所

    • URL

      https://www.toyotariken.jp/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi