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ナノ炭素材料におけるネットワークトポロジーが電子輸送現象に与える影響を、昨年度本研究課題の-環として作製したScore型PCクラスター計算機を利用し、理論数値計算によって調べた。本年度は下記にしめす成果が得られた。
ナノグラフェンの電子物性は、端の形状によって大きく変化することが知られている。特に、ジグザグ端があると、エッジ状態がフェルミ準位近傍に形成され、ほとんど分散のない平坦なバンドが現れる。このエッジ状態に起因するサブバンドのため、バレー間散乱が抑制される状況では、ジグザグ端をもつグラフェンナノリボンは、一方通行チャンネルをもつ量子細線となることを指摘した。強結合模型を利用することによって数値理論的に、不純物散乱の強さや広がりが、伝導機構に与える影響を調べた。ジグザグ型エッジを有するナノリボンでは、長距離型不純物に対して電子伝導の影響を受けにくく、完全伝導チャネルを有することを示した。また、アームチェア型のエッジを有するナノリボンでも、低エネルギー領域で、不純物散乱がほとんど電子輸送に影響を与えない特異な性質を有することを見いだした。さらに、任意のエッジ形状での伝導特性についても解析を行い、グラフェン結晶軸と伝導度の相関を数値的に明らかにした。また、グラフェン上に電場印加による量子ポイントコンタクトを形成した場合での電子輸送を解析したところ、ディラック点近傍の単チャンネル伝導領域において、ファノ共鳴による完全反射状態に起因して、非常に大きなコンダクタンス揺らぎが現れることを指摘した。
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