Clarification of mechanisms for photo-induced large conductivity change of graphene/diamond junctions and their device application

阐明光致石墨烯/金刚石结电导率大变化的机制及其器件应用

• 批准号: 21H01388
• 负责人: 植田 研二
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01388/
• 关键词: グラフェン; ダイヤモンド; 光伝導度; メモリスタ; 光記憶; 光認識; デバイス; 光デバイス; 脳型記憶

本研究では、垂直配向グラフェン(VG)／ダイヤモンド接合における巨大光伝導度変調現象の発現機構の解明と、その特徴的な光伝導特性を生かした新規光デバイスの開発を目的としている。第２年度に当たる本年は、(1) VG／ダイヤ接合の光伝導度変調現象の発現機構と密接に関連するグラフェン／ダイヤモンド界面構造の解明と、(2) 接合の脳型光記憶特性を生かした画像認識デバイスの作製を試みた。(1)と関連して、共同研究先である名大グループによるVG／ダイヤ接合のTEM測定から、ダイヤモンド基板側で (111)面ファセットがジグザグに現れ、そこにグラフェン基底面がダイヤモンド(111)面に平行に結合する形で界面が構成される界面形態を取る事が初めて明らかとなった。また、VG／ダイヤ接合界面における炭素K殻吸収端スペクトルのSTEM-EELSスペクトラムイメージデータから、σ*結合側に欠陥成分が現れる事も明らかとなった。これは界面グラフェンの酸化等が原因でsp3欠陥が導入され、VG／ダイヤ接合の光伝導特性が変化するという我々の動作機構モデルを支持する結果であると思われる。また、(2)と関連して、CVD成長条件（成長温度、界面グラフェン成長時の酸素導入比等）を制御する事で、光記憶容量の異なるVG／ダイヤ接合を作製できる事が分かった。特に、光記憶容量の小さなVG／ダイヤ接合（記憶緩和時間=1.9s）の光伝導特性を用いる事で、簡単な文字の認識（0～9の数字の識別）が可能である事を示す事ができた。現在これらの成果に関して、論文投稿準備中である。

这项研究旨在阐明在垂直定向石墨烯（VG）/钻石连接处中巨型光电传统调制现象表现的机制，并开发出一种新的光学设备，以利用其独特的光导率。今年是第二年，试图（1）阐明与VG/Diamond交界处的光导不传统调制现象紧密相关的石墨烯/钻石界面结构，以及（2）制造图像识别设备，该设备利用脑型光学记忆特性。与（1）相关，Nagoya大学组（一名联合研究人员）对VG/直径连接的TEM测量首次揭示了界面形状，其中A（111）刻面在钻石底物侧的A（111）刻面显现出，以及平行于Diamond平面的墨烯基底表面键。还揭示了有缺陷的组件出现在VG/直径连接界面处的碳K-shell吸收边缘光谱的干eels光谱图中的σ*键侧。这很可能支持我们的操作机理模型，其中由于界面石墨烯的氧化和VG/直径连接的光电传统特性而引入SP3缺陷。此外，已经发现，可以通过控制CVD生长条件（生长温度，界面石墨烯生长期间的氧气引入比）来产生具有不同光学记忆能力的VG/直径连接。特别是，通过使用VG/直径连接的光电传统特性（内存松弛时间= 1.9），可以证明可以证明简单的字符识别（数字为0到9）是可能的。目前，该论文正在准备提交这些结果。

项目成果

ノンコリニア反強磁性体逆ペロブスカイト窒化物薄膜における異常ホール効果

非共线反铁磁反钙钛矿氮化物薄膜中的反常霍尔效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 村椿太一;藤澤剛;佐藤孝憲;齊藤晋聖;K. Serita;Koji Igarashi;園田 航，加藤大雅，松浦健人，強 博文，羽尻哲也，植田研二，浅野秀文
• 通讯作者: 園田 航，加藤大雅，松浦健人，強 博文，羽尻哲也，植田研二，浅野秀文

逆ペロブスカイト窒化物ノンコリニア反強磁性体 Mn3AN(A= Ga, Sn)薄膜における異常ホール効果

反钙钛矿氮化物非共线反铁磁体Mn3AN (A= Ga, Sn)薄膜中的反常霍尔效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 加藤 大雅;園田 航;松浦 健人;強 博文;羽尻 哲也;植田 研二;浅野 秀文
• 通讯作者: 浅野 秀文

中水流 秋穂、畑野 敬史、生田 博志、植田 研二

名水明步、波多野贵、生田宏、上田健二

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Talara;D. S. Bulgarevich;K. Kobayashi;H. Kitahara;T. Furuya;M. C. Escano;M. Watanabe and M. Tani;バリア高さ可変型パワーショットキーダイオード作製に向けたグラフェン／ダイヤモンド積層構造の作製
• 通讯作者: バリア高さ可変型パワーショットキーダイオード作製に向けたグラフェン／ダイヤモンド積層構造の作製

Reservoir computing using vertically aligned graphene/diamond heterojunctions

使用垂直排列的石墨烯/金刚石异质结进行储层计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Ito;A. Nakazuru;and K. Ueda
• 通讯作者: and K. Ueda

Dirac semimetal like transport features in high-quality Bi0.96Sb0.04 thin films

高质量 Bi0.96Sb0.04 薄膜中的狄拉克半金属输运特性

• DOI: 10.1016/j.tsf.2023.139691
• 发表时间: 2023
• 期刊: Thin Solid Films
• 影响因子: 2.1
• 作者: Hadate Y.;Asano H.;Ueda K.
• 通讯作者: Ueda K.