Band gap formation in graphene by strain-induced gauge field

应变诱导规范场在石墨烯中形成带隙

• 批准号: 21K14493
• 负责人: 友利 ひかり
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14493/
• 关键词: グラフェン; ひずみ; 電気伝導; 格子ひずみ

単原子膜は次世代の電子デバイス材料として注目を集めています。中でもグラフェンはスケーリング則に有利な単原子層であると同時に、他の単原子膜を遥かに上回る電界効果移動度を持っています。しかし、グラフェンのギャップレスという電気伝導特性が高速トランジスタ応用における電流オフ状態の形成を阻んでいます。本研究では、このギャップレスによる制約を乗り越えるため、ひずみ誘起ゲージ場を用いたバンドギャップ生成に注力しました。グラフェンは、格子ひずみによって擬似的なベクトルポテンシャル（ゲージ場）が生じるという特殊な性質を持っています。ひずみ誘起ゲージ場を利用したバンドギャップ生成についての理論提案は複数存在しますが、グラフェンのひずみ制御の難しさからその実験的検証は進んでいませんでした。そこで本研究では、独自の手法を用いてグラフェンのひずみ分布を制御し、トランジスタ応用に必要十分な大きさのバンドギャップ生成を実現することを目指しました。2022年度では、周期ひずみの導入手法の改良と密度汎関数法を用いた周期ひずみグラフェンの電子バンド構造の計算を行いました。これらの研究は、ひずみ誘起ゲージ場を制御することで生じるディラック電子系特有の現象についての理解を深めることに繋がることが期待されます。

作为下一代电子设备材料，单原子膜引起人们的注意。在其中，石墨烯是一个具有缩放规则有利的单原子层，与此同时，它具有野外效应的移动性远远超过其他单元膜。然而，石墨烯的无间隙电导率特征可防止在高速晶体管应用中形成电流状态。在这项研究中，为了克服这种无间隙的约束，我们专注于使用应变诱导的仪表场的产生带隙。石墨烯具有特殊特性，即由于晶格菌株而产生伪矢量电位（量规场）。使用应变诱导的量规场，有几种理论提案，用于生成带隙的生成，但是由于难以控制石墨烯菌株，实验验证并没有进行。因此，在这项研究中，我们旨在使用独特的方法来控制石墨烯的失真分布，从而实现晶体管应用的足够大尺寸的带隙生成。在2022财年，我们改善了引入周期性应变的方法，并使用密度函数方法计算了周期性应变石墨烯的电子带结构。希望这些研究能够使对控制应变诱导的量规场时发生的狄拉克电子系统所特有的现象有更深入的了解。

项目成果

Improved method for determining layer numberof two-dimensional materials using optical microscopy

使用光学显微镜确定二维材料层数的改进方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Miki Miyazaki;Akinobu Kanda;Hikari Tomori
• 通讯作者: Hikari Tomori

グラフェンへの周期ひずみ導入手法の改良

石墨烯引入周期性应变方法的改进

• 发表时间: 2022
• 作者: 楠川 将史;神田 晶申;渡邊 賢司;谷口 尚;林 正彦;友利 ひかり
• 通讯作者: 友利 ひかり