Electron wave dynamics in ballistic transport device realized by BN and graphene system

BN和石墨烯系统实现的弹道输运装置中的电子波动力学

基本信息

批准号：
15F15314
负责人：
青木伸之
金额：
$ 1.47万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15314/
关键词：
グラフェン六方晶窒化ホウ素量子伝導現象化学気相成長法走査ゲート顕微法エピタキシャルグラフェン化学気相成長法（CVD）ドメイン境界グラフェン量子ドット磁気力顕微鏡プラズマエッチング窒化ホウ素（BN）バリスティック伝導磁気伝導度ゆらぎ窒化ホウ素

项目摘要

（１）化学気相成長（CVD）法で作製されたグラフェンに対して細線状に加工を行った試料を作製し、低温にて走査ゲート顕微法（SGM）による観察を行った。不規則性の強いCVDグラフェンであっても量子干渉効果が観測され、それらは磁場や電場およびホットキャリアによって変調可能であることを見出した。低磁場印加によるSGM像の変化に対しては弱局在現象と量子干渉効果に基づいて解析を進め、磁気振動から見積もられる干渉領域と広がりと、試料構造との関係を議論した。（２）h-BN/単層グラフェン/h-BNサンドイッチ構造を有する試料の低温時期伝導現象を観測した。この構造により移動度は100,000 cm2/Vsまで劇的に上昇し、これにより準バリスティック伝導領域での量子干渉効果を議論することができるようになった。拡散伝導領域で観測されていたエルゴード理論（電場と磁場に対する伝導度ゆらぎが等価であるという理論）の破れが観測され、それがグラフェンにおける本質的な性質であることが示された。さらに磁場の印加により明瞭なシュブニコフ－ド・ハース振動が観測され、その解析からh-BN/グラフェン/h-BN系でのキャリアの位相緩和時間等について議論を行った。（３）低キャリア密度のエピタキシャルグラフェンの低温磁気伝導について観測し、電子－電子相互作用による温度依存性や、バリアブルレンジホッピング伝導、電荷トラップ現象、化学ドーピングによる半導体／金属転移現象の観測に成功した。

(1)通过使用化学气相沉积(CVD)将石墨烯加工成细线形状来制备样品，并使用扫描门显微镜(SGM)在低温下进行观察。我们甚至在高度无序的 CVD 石墨烯中也观察到了量子干涉效应，并发现它们可以通过磁场、电场和热载流子进行调制。我们基于弱局域化现象和量子干涉效应分析了由于施加低磁场而导致的SGM图像的变化，并讨论了磁振荡估计的干涉区域和范围与样品结构之间的关系。 (2)我们在h-BN/单层石墨烯/h-BN夹层结构的样品中观察到了低温下的导电现象。这种结构将迁移率显着提高到 100,000 cm2/Vs，使得讨论准弹道传导区域的量子干涉效应成为可能。观察到在扩散传导区域中观察到的遍历理论（电场和磁场的电导率波动等效的理论）的违反，并且这被证明是石墨烯的基本性质。此外，通过施加磁场观察到清晰的舒布尼科夫-德哈斯振荡，并通过该分析，我们讨论了 h-BN/石墨烯/h-BN 系统中载流子的相弛豫时间。（3）我们在低载流子密度的外延石墨烯中观察到低温磁导，并成功观察到由于电子-电子相互作用、可变范围跳跃传导、电荷俘获现象以及化学掺杂引起的半导体/金属过渡现象而产生的温度依赖性.