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2020 年度 実績報告書

回転角制御モアレ積層系2層グラフェンの作製と物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 19H02602
研究機関九州大学

研究代表者

田中 悟  九州大学, 工学研究院, 教授 (80281640)

研究分担者 神田 晶申  筑波大学, 数理物質系, 教授 (30281637)
小森 文夫  東京大学, 物性研究所, 教授 (60170388)
Anton V.Visikovs  九州大学, 工学研究院, 助教 (70449487)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードグラフェン / ツイスト2層グラフェン / SiC
研究実績の概要

互いに面内回転した(ツイスト角度)グラフェンを2層重ねると,ツイスト2層グラフェン(TBG)となる.本研究では,SiC基板上のエピタキシャルグラフェン成 長・剥離・転写手法を用いて,最終的にツイスト角を制御した大面積TBGを作製し,それらの電子物性を明らかにすることを目的とした. 1.CVD法による大面積エピタキシャルグラフェンの成長:エチレン/酸素微量添加により剥離容易なグラフェンがエピタキシャル成長することをベースとして, 更なる高品質化(大面積化,モフォロジーの改善,剥離性の改善,欠陥低減)を検討した.特に問題となっている樹枝状のモフォロジーの形成機構として,初期 状態である6√3バッファー層の成長後にエチレン分解により生じた水素がSiCステップ端と反応し,SiCがステップ端から樹枝状に成長することを明らかにした. 結果としてエチレン濃度を高くすることにより改善できることがわかった. 2.ツイスト角度制御:エピタキシャルグラフェン/SiC基板を貼り合わせるときに,SiC基板端面(2枚)へのレーザー反射スポットを利用することにより精密 に角度を制御できることがわかった.反射スポットとステッピングモーターで0.1°の角度を制御し,0.7~4.0°の範囲で角度制御が可能となった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ禍の影響で予定していた出張ができず,共同利用申請を行っていた分析(分子研でのSPA-LEED,東大物性研でのARPES)が実施できていないため.

今後の研究の推進方策

共同利用のための出張が再開できると分析が可能となるため,研究は順調に進むと思われる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Electronic structure of 3°-twisted bilayer graphene on 4H-SiC(0001)2021

    • 著者名/発表者名
      Iimori Takushi、Visikovskiy Anton、Imamura Hitoshi、Miyamachi Toshio、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Mase Kazuhiko、Nakatsuji Kan、Tanaka Satoru、Komori Fumio
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 ページ: L051001-1 -6

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.L051001

    • 査読あり
  • [学会発表] SiC(0001)上のツイストグラフェンの電子状態について II2020

    • 著者名/発表者名
      飯盛拓嗣, 今村均, 魚谷亮介, 宮町俊生, 服部琢磨, 中辻寛, 間瀬一彦, 梶原隆司, Visikovskiy Anton, 田中悟, 小森文夫
    • 学会等名
      物理学会年会
  • [学会発表] SiC(0001) 上のツイストグラフェンの電子状態のツイスト角度依存性2020

    • 著者名/発表者名
      飯盛拓嗣、宮町俊生,服部琢磨,中辻寛,北村未歩, 堀場弘司,間瀬一彦、梶原隆司、Visikovskiy Anton,田中悟,小森文夫
    • 学会等名
      物理学会秋季分科会
  • [学会発表] ツイスト角に依存したツイストグラフェン電子状態のARPESによる研究2020

    • 著者名/発表者名
      飯盛拓嗣,今村均,Visikovskiy Anton,魚谷亮介,梶原隆司,宮町 俊生,服部琢磨,原沢あゆみ,矢治光一郎,中辻寛,北村未歩,堀場弘司,間瀬一彦,田中悟,小森文夫
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
  • [学会発表] ツイスト2層グラフェンの形成と構造評価2020

    • 著者名/発表者名
      今村 均,魚谷 亮介,白澤 徹郎,解良 聡,梶原 隆司,ビシコフスキー アントン,飯森 拓嗣,小森 文夫,田中 悟
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ツイスト2層グラフェンの形成と電子状態2020

    • 著者名/発表者名
      今村 均,魚谷 亮介,白澤 徹郎,解良 聡,梶原 隆司,ビシコフスキー アントン,飯森 拓嗣,小森 文夫,田中 悟
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会

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公開日: 2022-12-28  

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