2022 年度研究成果報告書

Twistedトンネル接合における量子輸送現象

研究課題

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研究課題/領域番号	19H01820
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関	東京大学
研究代表者	増渕覚東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (50596195)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	グラフェン
研究成果の概要	本研究では、単層グラフェンと結晶方位をずらして重ねたTwistedトンネル接合により、運動量空間において互いのバンド構造がシフトしたトンネル素子を作製し、量子輸送特性測定を行った。互いのバンド構造・フェルミエネルギーが一致した点で生じる共鳴トンネル伝導の観測を通じて、エネルギー(E)・運動量(k)・電子状態密度・ランダウ準位の観点から、種々の原子層物質ー三層グラフェン・Twist二層グラフェン・多層遷移金属カルコゲナイドーのバンド構造を明らかにした。
自由記述の分野	原子層科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	結晶方位をTwistして積み重ねることが可能な材料には、グラフェン以外にも多様な原子層物質が存在する。これまで原子層物質のバンド構造を決定するために用いられてきた面内輸送特性測定では、フェルミ面近傍の情報しか得られず、角度分解光電子分光では、エネルギー(10 meV)・運動量(0.01Å-1)分解能が限られ、走査型トンネル分光は運動量空間の分解能が無かった。本研究では、単一の固体素子内の電気伝導測定のみによって、エネルギー(1meV)・運動量(0.001 1/Å)の両方向で高い分解能が実現する技術を確立した。二次元結晶を舞台とした多様な新奇電子物性探求が可能となった。