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2012 年度 実績報告書

新奇炭素系擬一次元物質グラフェンナノリボンにおける電子相関と輸送現象

研究課題

研究課題/領域番号 22540329
研究機関奈良女子大学

研究代表者

吉岡 英生  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (40252225)

研究分担者 林 正彦  秋田大学, 教育文化学部, 准教授 (60301040)
神田 晶申  筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (30281637)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードグラフェンナノリボン / ジョセフソン接合 / 超伝導近接効果 / 輸送特性
研究概要

平成24年度は、グラフェン接合系に関して研究を行った。並行して類似物質である低次元分子性導体やフラーレンポリマーの研究に着手した。
1.ジグザグ端を有するグラフェンナノリボン接合系の輸送特性に対する端の変調の効果を議論した。また、グラフェンと超伝導体の接合を作った際の界面状態に関して理論的考察を行った。
2.グラフェンジョセフソン接合においてグラフェン特有の超伝導近接効果を実現するためには、グラフェン中で電子がバリスティックに伝導すること、グラフェンのフェルミ準位がディラック点近傍にあることが必要である。前者を実現するためには接合を短くすることが有効であるが、短接合では後者の条件が満たされないことがこれまでの我々の研究で明らかとなっている。これはグラフェンと電極金属の仕事関数差によるグラフェンのフェルミレベルピニングが原因であると考え、同一グラフェン上に接合長の異なる接合を作製し、接合が短くなるほど電界効果が弱まることを確認した。フェルミレベルピニングを軽減・除去するためには、界面に障壁を作るのが有効であるが、これは同時に超伝導近接効果を弱める。そこで、グラフェンと仕事関数が近い多層グラフェンを界面に挿入することを考えた。グラフェン成長に用いる金属触媒CVD法を応用し、SiO2/Si基板に置かれたグラフェン上に多層グラフェンを成長する方法を開発した。成長条件を工夫することで、均一な多層グラフェンを得ることに成功した。また、多層グラフェンを挿入した接合、しない接合を比較し、電界効果の増大を確認した。これは短接合でもフェルミ準位をディラック点近傍に調整できることを示している。
3.光電子分光実験によりフラーレンポリマー中の電子状態は相互作用する一次元電子系である朝永‐ラティンジャー液体状態であること、さらにその電子相関効果は凸凹のないカーボンナノチューブよりも強いことを見出した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (22件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Enhancement of charge ordering by Zeeman effect in one-dimensional molecular conductors2013

    • 著者名/発表者名
      Hideo Yoshioka, Yuichi Otsuka and Hitoshi Seo
    • 雑誌名

      Journal of the Korean Physical Society

      巻: 出版予定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Hopping Modulation at the Edges on Transport Properties of Zigzag Graphene Nanoribbon Attached to Two Normal Metals2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshioka, Y. Mochizuki
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 400 ページ: 042077

    • DOI

      DOI:10.1088/1742-6596/400/4/042077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Riemannian geometric effects on electronic states2012

    • 著者名/発表者名
      J. Onoe, T. Ito, H. Shima, H. Yoshioka, S. Kimura
    • 雑誌名

      Europhys. Lett.

      巻: 98 ページ: 27001

    • DOI

      DOI:10.1209/0295-5075/98/27001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Studies on Phase Transitions in Quasi-One-Dimensional Molecular Conductors2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshioka, Y. Otsuka, H. Seo
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 2 ページ: 996-1006

    • DOI

      DOI:10.3390/cryst2030996

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete tailor-made inverse filter for image processing of scanning SQUID microscope2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi, H. Ebisawa, H. T. Huy, T. Ishida
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 100 ページ: 182601

    • DOI

      DOI: 10.1063/1.4709492

    • 査読あり
  • [学会発表] Surface Morphology of Few-layer Graphene Synthesized Directly on Silicon Dioxide2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 学会等名
      International Symposium on Compound Semiconductors 2013
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20130519-20130523
  • [学会発表] Temperature Dependence of Mobility in Top and Bottom Surfaces of Multilayer Graphene Placed on Silicon Dioxide2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 学会等名
      International Symposium on Compound Semiconductors 2013
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20130519-20130523
  • [学会発表] Comparison of Electron Transport in Graphene with Uniform and Nonuniform One-dimensional Strain2013

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tomori
    • 学会等名
      International Symposium on Compound Semiconductors 2013
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20130519-20130523
  • [学会発表] グラフェンへのダメージを軽減した歪み導入法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      友利ひかり
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      厚木
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] グラフェン異方的超伝導における準粒子状態2013

    • 著者名/発表者名
      田沼慶忠,林正彦,田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-29
  • [学会発表] 一次元分子性導体における磁場による電荷秩序の増強II2013

    • 著者名/発表者名
      吉岡英生、妹尾仁嗣、大塚雄一
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体における反強磁性磁気秩序の構造と熱的ゆらぎの効果2013

    • 著者名/発表者名
      林正彦,田沼慶忠,久保木一浩
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Electron transport measurement in locally strained graphene2013

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tomori
    • 学会等名
      2013 APS March Meeting
    • 発表場所
      Baltimore
    • 年月日
      20130318-20130322
  • [学会発表] Comparison of mobility at the top and bottom surfaces of multilayer graphene placed on SiO2 substrate2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 学会等名
      2013 APS March Meeting
    • 発表場所
      Baltimore
    • 年月日
      20130318-20130322
  • [学会発表] 高温超伝導体の磁気構造2013

    • 著者名/発表者名
      林正彦
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所共同利用研究会 「ナノ構造超伝導体の磁束構造」
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所
    • 年月日
      20130131-20130131
  • [学会発表] Strain Engineering of Graphene through a Nanostructured Substrate2012

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tomori
    • 学会等名
      The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20121217-20121218
  • [学会発表] Electron Transport in Graphene under Local Strain2012

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 学会等名
      2012 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS)
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      20121202-20121207
  • [学会発表] Enhancement of charge ordering by Zeeman effect in one-dimensional molecular conductors2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Yoshioka, Yuichi Otsuka and Hitoshi Seo
    • 学会等名
      International Symposium on Material Science Opened by Molecular Degree of Freedom (MDF2012)
    • 発表場所
      Miyazaki, Japan
    • 年月日
      20121201-20121204
  • [学会発表] Electron Transport in Graphene with One-dimensional Local Strain2012

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tomori
    • 学会等名
      2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2012)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      20120925-20120927
  • [学会発表] 一次元分子性導体における磁場による電荷秩序の増強2012

    • 著者名/発表者名
      吉岡英生、妹尾仁嗣、大塚雄一
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 1次元局所歪みのあるグラフェンの電気伝導測定2012

    • 著者名/発表者名
      友利ひかり
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] グラフェンの非一様歪みの電子顕微鏡像による評価2012

    • 著者名/発表者名
      神田晶申
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 1次元局所歪みを導入したグラフェンの電気伝導2012

    • 著者名/発表者名
      友利ひかり
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] レジストドット列を用いたグラフェンの局所歪み量の評価2012

    • 著者名/発表者名
      神田晶申
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Enhancement of charge ordering by Zeeman effect in one-dimensional molecular conductors2012

    • 著者名/発表者名
      Hideo Yoshioka, Yuichi Otsuka and Hitoshi Seo
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Electron transport in graphene with one-dimensional local strain2012

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 学会等名
      Graphene Week 2012
    • 発表場所
      Delft University of Technology, Netherlands
    • 年月日
      20120604-20120608
  • [学会発表] Introducing Designed Local Strain to Graphene2012

    • 著者名/発表者名
      Hikari Tomori
    • 学会等名
      Graphene Week 2012
    • 発表場所
      Delft University of Technology, Netherlands
    • 年月日
      20120604-20120608
  • [図書] Physics and Chemistry of Graphene: Nanographene to Graphene2013

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Kanda
    • 総ページ数
      476
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing
  • [図書] Graphene and its Fascinating Attributes2012

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukagoshi, H. Miyazaki, S.-L. Li, A. Kumatani, H. Hiura, A. Kanda
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      World Scientific Publishing

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公開日: 2014-07-24  

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