グラフェンモアレ超格子構造における量子伝導現象の観測と量子デバイス応用

石墨烯云纹超晶格结构中量子传导现象的观察及量子器件应用

基本信息

批准号：
20J20052
负责人：
坂梨昂平
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は昨年度に引き続き、これまで取り組んできた２層グラフェンの量子ポイントコンタクト（QPC）の研究をまとめ，論文として出版することに取り組んだ。American Institute of PhysicsのApplied Physics Letters誌に掲載が決定し，Editor’s Pickに選ばれた。加えて昨年度末から始めてきた遷移金属ダイカルコゲナイド（TMCD）の一種であるWSe2におけるQPCの動作特性を評価するため，3層WSe2を用いたQPC素子の作製を行った。WSe2のバンド構造を考慮してp型での動作を目指し， Nbドープ多層p+-MoS2をコンタクト材料に用いることでホール注入障壁を下げ，更には六方晶窒化ホウ素（h-BN）によるカプセル化をすることで量子化伝導度の観測に必要な高移動度化を図るなど，様々な工夫を取り入れて試料の作製に取り組んだ。その結果，極低温でe^2/hを単位とした伝導度の量子化現象を観測し，またバイアス特性ではゼロ磁場におけるスピン分裂を示唆するプラトーを観測するに至り、これらの結果を国際学会及びNano Lettersにて発表を行った。さらに、WSe2における量子閉じ込め構造へ超伝導電流の導入を行うために、酸化しやすい二次元超伝導物質を電極として用いる新奇構造の作製にも取り組んだ。二次元超伝導物質は基本的に大気中にて酸化しやすい為、高品質な電極として使用するためにはグローブボックスが必須であり、グローブボックスの立ち上げ、グローブボックス中二次元物質ハンドリングシステム、及びファンデルワールスヘテロ構造作製手法の確立を行った。作製した試料は残念ながら、動作しなかったが、超伝導物質を用いた量子デバイスの作製方法に関して重要な知見を得ることができた。

今年，继去年的基础上，我们对双层石墨烯量子点接触（QPC）方面的研究进行了总结，并以论文的形式发表。它被决定发表在美国物理研究所的《应用物理快报》杂志上，并被选为编辑精选。此外，为了评估WSe2（一种过渡金属二硫属化物（TMCD））中QPC的工作特性，我们从去年年底开始就一直在研究WSe2，我们使用三层WSe2制造了QPC器件。考虑到WSe2的能带结构，我们以p型操作为目标，通过使用Nb掺杂多层p+-MoS2作为接触材料来降低空穴注入势垒，并进一步用六方氮化硼（h-BN）进行封装。因此，我们通过结合各种想法来制备样品，例如增加观察量子化电导率所需的迁移率。结果，我们在极低温度下观察到了以 e^2/h 为单位的电导率量子化现象，并且还观察到了偏置特性的稳定状态，表明零磁场下存在自旋分裂。这些结果已在一次国际会议上发表和纳米字母。此外，为了将超导电流引入WSe2的量子限制结构中，我们致力于使用易氧化的二维超导材料作为电极来创建一种新颖的结构。二维超导材料在大气中基本上很容易氧化，因此手套箱对于用作高质量电极至关重要。我们还建立了范德华异质结构的制造方法。不幸的是，制造的样品不起作用，但我们能够获得有关如何使用超导材料制造量子器件的重要知识。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

有機単分子膜の挿入によるTMDC-FETにおけるコンタクト特性の改善

通过插入有机单层改善 TMDC-FET 的接触特性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂梨昂平; 柯梦南; 青木伸之
通讯作者：
青木伸之

Realization of Quantum Point Contact in Few-Layer p-type WSe2

少层p型WSe2量子点接触的实现

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Sakanashi; P. Krueger; J. P. Bird; K. Watanabe; T. Taniguchi; G.;N. Aoki
通讯作者：
N. Aoki

グラフェン/WSe2ヘテロ接合における磁気輸送特性評価

石墨烯/WSe2异质结磁输运特性的评估

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
横井和史; 坂梨昂平; Gil
通讯作者：
Gil

Remote Mesoscopic Signatures of Induced Magnetic Texture in Graphene

石墨烯中感应磁织构的远程介观特征

DOI：
10.1103/physrevlett.126.086802
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
8.6
作者：
N. Arabchigavkani; R. Somphonsane; H. Ramamoorthy; G. He; J. Nathawat; S. Yin; B. Barut; K. He; M. D. R;le; R. Dixit; K. Sakanashi; N. Aoki ; K. Zhang; L. Wang; W.;J. P. Bird
通讯作者：
J. P. Bird

剥離により得られた2H-NbS2薄膜におけるBKT相転移の評価

剥离所得2H-NbS2薄膜中BKT相变的评价