単層グラフェン量子ホール状態の集団励起モードの観測

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19540337
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 新井 敏一 京都大学, 低温物質科学研究センター, 助教 (80333318)
• 連携研究者: 福田 昭 兵庫医科大学, 物理学教室, 准教授 (70360633) ; 澤田 安樹 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (90115577) ; 西中川 良平 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 山中 修司 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生 ; 磯山 総一郎 京都大学, 大学院・理学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 半導体 / グラフェン / 2次元電子 / エッジ状態 / ナノグラフェン / グラフェンナノリボン

研究概要

グラフェン電子のエッジ状態とサイズ効果を調べる目的に適したナノグラフェン試料の作成に成功した。幅約100 nm のグラフェンナノリボンおよび大きさ約100 nm のグラフェンナノフレークが得られた。これらの厚さは1 nm 程度であり、単層ナノグラフェンであると考えられる。
予備実験として、ヘリウム液面電子を使ってエッジ電子の振動励起であるエッジマグネトプラズモン共鳴スペクトルを測定した。横方向の閉じこめポテンシャルが弱いときに新しい振動モードが観測されたと思われる

研究成果

• [雑誌論文] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 150 ページ: 032129
• [雑誌論文] Anomalous Magneto- transport in the Layer Imbalanced ν=1 Bilayer Quantum Hall State (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 150 ページ: 022068
• [雑誌論文] Activation Study of the Pseudospin in the ν=1 Bilayer Quantum Hall Effect (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • 雑誌名: J. Phys. : Conf. Ser 150 ページ: 022012
• [雑誌論文] Electron attachment to atomic hydrogen on the surface of liquid ^4He (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Arai, H. Yayama, K. Kono
  • 雑誌名: Low Temp. Phys 34 ページ: 397-403
• [雑誌論文] Electron attachment to atomic hydrogen on the surface of liquid ^4He (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Arai, H. Yayama, K. Kono
  • 雑誌名: Fiz. Niz. Temp 34 ページ: 496-503
• [雑誌論文] Activation study of the bilayer ν=1/3 quantum Hall state (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z.F. Ezawa, and A. Sawada
  • 雑誌名: Physica E 40 ページ: 1261-1263
• [雑誌論文] Charge Transport in Quasi-One-Dimensional Electron System on Liquid Helium (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Kobayashi, I.B. Berkutov, S. Yamanaka, T. Arai, and H. Yayama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 76 Suppl.A ページ: 196-197
• [学会発表] ヘリウム液面電子のエッジマグネトプラズモン共鳴測定 : 電子密度分布の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新井敏一, 磯山総一郎, 山中修司, 西中川良平, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教学院池袋キャンパス
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] ヘリウム液面電子におけるエッジマグネトプラズモン共鳴線幅の異常なふるまい (2009)
  • 著者名/発表者名: 新井敏一, 山中修司, 磯山総一郎, 西中川良平, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • 学会等名: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • 年月日: 2009-03-13
• [学会発表] グラフェンナノリボンの試料作成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西中川良平, 新井敏一, 寺嶋孝仁, 福田昭, 澤田安樹
  • 学会等名: 京都大学低温物質科学研究センター第7回研究交流会
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール
  • 年月日: 2009-03-13
• [学会発表] Quest for the Josephson-like Phenomenon in the Bilayer Quantum Hall State by Microwave Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuda, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Arai, and A. Sawada
  • 学会等名: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] Electron density profile dependence of edge-magnetoplasmon in surfacestate electrons in liquid helium (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Isoyama, S. Yamanaka, R. Nishinakagawa, A. Fukuda, T. Arai, H. Yayama, and A. Sawada
  • 学会等名: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] Novel Quantum Phases in the Bilayer Quantum Hall States (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, T. Arai, and A. Sawada
  • 学会等名: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] Preparation of Smooth Edge Graphene Nanoribbon Samples (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Nishinakagawa, T. Arai, T. Terashima, A. Fukuda, and A. Sawada
  • 学会等名: 科学研究費補助金特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」研究成果報告会2008年
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] ヘリウム液面電子におけるエッジマグネトプラズモンの振動モード切り替わり (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井敏一, 山中修司, 矢山英樹, 福田昭, 澤田安樹
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 2層系量子ホール状態における磁気抵抗のマイクロ波応答 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小笠原良晃, 福田昭, 津田是文, 岩田一樹, 新井敏一, 関川貴史, 熊田倫雄, 平山祥郎, 江澤潤一, 澤田安樹
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] Conductivity Measurement of Helium Surface Electron in the Coexistence of Adsorbed 2D Atomic Hydrogen Gas (2008)
  • 著者名/発表者名: Amsterdam, Netherlands, T. Arai, S. Yamanaka, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • 発表場所: RAI Conference Center, Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 2008-08-11
• [学会発表] Anomalous Magnetotransport in the Layer Imbalanced ν=1 Bilayer Quantum Hall State (2008)
  • 著者名/発表者名: Amsterdam, Netherlands, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • 発表場所: RAI Conference Center
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] Activation Study of the Pseudospin in the ν=1 Bilayer Quantum Hall Effect (2008)
  • 著者名/発表者名: Amsterdam, Netherlands, A. Fukuda, D. Terasawa, M. Morino, K. Iwata, S. Kozumi, Y. Ogasawara, T. Arai, N. Kumada, Y. Hirayama, Z. F. Ezawa, and A. Sawada
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • 発表場所: RAI Conference Center
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] Crossover of edge excitation modes of a helium surface electron (2008)
  • 著者名/発表者名: RIKEN, Wako-shi, Japan, Toshikazu Arai
  • 学会等名: International Workshop on Electrons on Helium
  • 発表場所: Towards Single Electron Manipulation
  • 年月日: 2008-04-08
• [学会発表] 電子密度差のある2層系ν=1量子ホール状態における2層独立化と磁気抵抗異常 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小笠原良晃, 福田昭, 岩田一樹, 関川貴史, 新井敏一, 江澤潤一, 熊田倫雄, 平山祥郎, 澤田安樹
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学本部(東大阪)キャンパス
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 光学顕微鏡, 原子間力顕微鏡によるグラフェンの探索 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西中川良平, 新井敏一, 寺嶋孝仁, 福田昭, 澤田安樹
  • 学会等名: 京都大学低温物質科学研究センター第6回研究交流会
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館国際交流ホールII
  • 年月日: 2008-02-23
• [学会発表] Influence of the Edge Profile on Edge Magnetoplasmon Spectrum of Helium Surface State Electrons (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Yamanaka, T. Arai, H. Yayama, A. Fukuda, and A. Sawada
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • 発表場所: Nagaragawa convention center, Gifu, Japan
  • 年月日: 2007-10-30
• [学会発表] Elementary Excitations in the ν=1/3 Bilayer Fractional Quantum Hall State (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and A. Sawada
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • 発表場所: Nagaragawa convention center, Gifu, Japan
  • 年月日: 2007-10-30
• [学会発表] Magnetoresistance Anomalies in the Layer Imbalanced ν_T=1 Bilayer Quantum Hall State (2007)
  • 著者名/発表者名: Gifu, Japan, Y. Ogasawara, A. Fukuda, K. Iwata, T. Sekikawa, T. Arai, and A. Sawada
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phase in Superclean Materials (PSM2007)
  • 発表場所: Nagaragawa convention center
  • 年月日: 2007-10-30
• [図書] 「分子エレクトロニクスの話」「(トピックス9) グラフェン」(齋藤軍治 編著)
  • 著者名/発表者名: 新井敏一
  • 総ページ数: 109
  • 出版者: 化学同人