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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

基本信息

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

项目摘要

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。

In this study, we aim to investigate the mechanism of the occurrence of the large optical conductivity modulation phenomenon in vertical alignment (VG)/vertical alignment and to develop new optical conductivity characteristics. In the second year of this year,(1) the mechanism for the occurrence of the optical conductivity modulation phenomenon in VG/G joints and the explanation of the interface structure of the joints;(2) the production of the optical memory characteristics of the joints; and the operation of the image recognition. (1)In this study, we first investigated the TEM measurement of VG/Si junction on the substrate side and the interface morphology on the substrate side. The carbon K shell absorption interface is selected from STEM-EELS, and the carbon K shell absorption interface is selected from STEM-EELS. This is due to the interface acidification, etc., the lack of introduction of sp3, the change in the optical conduction characteristics of VG/TV joints, and the support of the operating mechanism. (2) The relationship between CVD growth conditions (growth temperature, interface temperature, acid introduction ratio during growth, etc.) and the difference in optical memory capacity and VG/V-junction are discussed. In particular, the optical transmission characteristics of the small VG/G junction (memory relaxation time =1.9s) can be used to recognize simple characters (0~9 digits). Now the results of this paper are close and the paper is being prepared for submission.

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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