Topological Transport in atomic-layer superlattices

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本研究では、グラフェンと六方晶窒化ホウ素（Hexagonal boron nitride: hBN）の積層構造で形成されるモアレ超格子系をチャネルとした電子素子を開発する。2021年度は積層構造作製の実験環境を拡充し、より高いスループットでの原子層積層構造作製を実現した。また、電子素子評価のための極低温・強磁場・低ノイズ測定環境を構築した。2022年度は、この確立した素子作製プロセスと計測環境を用いて、複数のグラフェン/hBNへテロ構造素子を作製し、その磁気輸送特性を実施した。特に単層グラフェンを2枚、角度をずらして積層したツイスト2層グラフェン、2層グラフェンを2枚、同様に角度をずらして積層したツイスト2層-2層グラフェンの作製に成功し、低温・強磁場下での量子輸送特性評価から積層構造に依存した量子ホールプラトーの観測など、特有の量子輸送現象を観測することに成功した。さらに2層グラフェン/hBNヘテロ構造素子において、伝導チャネルを制御するための複数の微細ゲートを素子に組み込み、ゼロ磁場下における量子化コンダクタンスの観測と微細ゲートによる量子化コンダクタンスの制御を実証した。また2次元半導体材料として、二テルル化モリブデン(MoTe2)を用いた電子デバイスの作製に着手した。原子層積層構造を用いた、MoTe2へのグラファイト電極形成、微細工技術を用いた素子作製プロセスの確立、トランジスタ動作の実証に成功した。