Coherent transport in nano-scale layered film

纳米级层状薄膜中的相干传输

• 批准号: 18201028
• 负责人: TSUKAGOSHI Kazuhito
• 金额: $ 33.53万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2008)The Institute of Physical and Chemical Research (2006-2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18201028/
• 关键词: ナノ薄膜; 電気伝導; コヒーレント; 微細加工; 層状物質; ゲート電界; 伝導; 超薄膜; グラファイト; 界面; 超伝導近接効果

ナノスケール層状物質を単層あるいは数層の薄膜に剥離して電極を作製することで、移動度の高い低次元伝導システムとなる。各層は原子スケール厚であり、この高い移動度を有する系では電気伝導がコヒーレントであることが期待される。これを実証するために、炭素系層状物質であるグラファイトを剥離して単層あるいは少数層の炭素超薄膜伝導システムの構築を試みた。SiO2 基板上にグラファイトを押しつけて薄膜を剥ぎ取り、光学顕微鏡観察によって特に薄い膜を選び出し、微細加工によって電極を作製した。まず、この光学顕微鏡観察において、従来の経験則に強く依存した原子薄膜枚数決定法に対して、CCDシステムを導入して機械的に確実に枚数を確定できる方法を確立した。これはSiO2/Si でのグリーン光の反射強度をCCDで検出して数値化することで、SiO2/Si上のグラフェン薄膜での光反射強度の低下を精密に再現性よく検出することで実現した。このようなグラフェンデバイスを制御性よく作製し、電気伝導性を調べることに成功した。まず、電界の遮蔽長を調べた。グラフェンの上下のゲート電極によって、電界を印加すると、電界は1.2 nm程度で遮蔽されることがわかった。この厚さは3層程度に相当し、電界効果素子では1層もしくは2層とするべきであることを示唆している。また、超伝導近接効果により、超伝導対のコヒーレント伝導長を調べ、ゲート変調による制御に成功した。さらに、スピン伝導でも同様に、スピンコヒーレント伝導の計測とゲート制御に成功した。これらの結果は今後のグラフェンエレクトロニクスへの展開性を示しており、本研究での成果を基として、今後さらなる研究の発展を試みたい。

通过将纳米级的物质剥离成单层或几层薄膜，产生电极以创建具有高度运动的低维传导系统。每一层都是原子尺度的厚度，预计在具有高度运动的系统中，电导传导是相干的。为了证明这一点，我们试图通过剥离石墨（一种类似碳的物质）来构建单个层次或少数碳超薄膜传导系统。在SIO2底物上施加了石墨以剥离薄膜，并通过光学显微镜观察选择了一个特别薄膜，并通过精细处理产生电极。首先，在此光学显微镜观察中，引入了一种实现CCD系统的方法，以响应原子薄膜决策方法，该方法强烈依赖于常规的经验法则，以机械地确定数量。这是通过检测和量化CCD中SiO2/Si中绿光的反射强度来实现的，并准确地检测到Sio2/Si薄膜中的光反射强度的降低。我们成功地创建了这样的基础设备并检查了电导率。首先，我们检查了电场的屏蔽长度。发现通过用石墨烯上和下门电极应用电场，在约1.2 nm处施加了电场。这种厚度相当于大约三层，表明电场效应应为一两层。此外，使用超导接近效应，检查了超导相干导体，并通过门调制成功控制了对照。此外，旋转传导成功地测量了脊柱素的传导和栅极控制。这些结果表明了他们未来对石墨烯电子产品的部署，我们将根据这项研究的结果在将来进一步发展研究。

项目成果

Gate control of spin transport in multilayer graphene

• DOI: 10.1063/1.2937836
• 发表时间: 2008-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: H. Goto;A. Kanda;Tomonari Sato;S. Tanaka;Y. Ootuka;S. Odaka;H. Miyazaki;K. Tsukagoshi;Y. Aoyagi

グラファイト超薄膜における超伝導近接効果

超薄石墨薄膜中的超导邻近效应

• 发表时间: 2007
• 作者: 佐藤崇;他
• 通讯作者: 他

Coherent spin conduction in multilayer graphene

多层石墨烯中的相干自旋传导

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Goto;A. Kanda;T. Sato;S. Tanaka;Y. Ootuka;S. Odaka;H. Miyazaki;K. Tsukagoshi;Y. Aoyagi
• 通讯作者: Y. Aoyagi

Quasi-periodic Coulomb blockade oscillations in a single-wall carbon nanotube bundle

单壁碳纳米管束中的准周期库仑阻塞振荡

• 发表时间: 2006
• 期刊: Solid State Phenomena 121-123
• 作者: K.Tsukagoshi;S.Uryu;Y.Aoyagi
• 通讯作者: Y.Aoyagi

グラファイト超薄膜の超伝導近接効果

超薄石墨薄膜中的超导邻近效应

• 发表时间: 2008
• 期刊: 表面科学 29
• 作者: 神田晶申;塚越一仁
• 通讯作者: 塚越一仁