グラフェンモアレ超格子構造における量子伝導現象の観測と量子デバイス応用

石墨烯云纹超晶格结构中量子传导现象的观察及量子器件应用

• 批准号: 20J20052
• 负责人: 坂梨 昂平
• 金额: $ 1.98万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20052/
• 关键词: グラフェン; 量子デバイス; 遷移金属ダイカルコゲナイド; 量子ポイントコンタクト; ファンデルワールスヘテロ構造; ツイスト

本年度は昨年度に引き続き、これまで取り組んできた２層グラフェンの量子ポイントコンタクト（QPC）の研究をまとめ，論文として出版することに取り組んだ。American Institute of PhysicsのApplied Physics Letters誌に掲載が決定し，Editor’s Pickに選ばれた。加えて昨年度末から始めてきた遷移金属ダイカルコゲナイド（TMCD）の一種であるWSe2におけるQPCの動作特性を評価するため，3層WSe2を用いたQPC素子の作製を行った。WSe2のバンド構造を考慮してp型での動作を目指し， Nbドープ多層p+-MoS2をコンタクト材料に用いることでホール注入障壁を下げ，更には六方晶窒化ホウ素（h-BN）によるカプセル化をすることで量子化伝導度の観測に必要な高移動度化を図るなど，様々な工夫を取り入れて試料の作製に取り組んだ。その結果，極低温でe^2/hを単位とした伝導度の量子化現象を観測し，またバイアス特性ではゼロ磁場におけるスピン分裂を示唆するプラトーを観測するに至り、これらの結果を国際学会及びNano Lettersにて発表を行った。さらに、WSe2における量子閉じ込め構造へ超伝導電流の導入を行うために、酸化しやすい二次元超伝導物質を電極として用いる新奇構造の作製にも取り組んだ。二次元超伝導物質は基本的に大気中にて酸化しやすい為、高品質な電極として使用するためにはグローブボックスが必須であり、グローブボックスの立ち上げ、グローブボックス中二次元物質ハンドリングシステム、及びファンデルワールスヘテロ構造作製手法の確立を行った。作製した試料は残念ながら、動作しなかったが、超伝導物質を用いた量子デバイスの作製方法に関して重要な知見を得ることができた。

This year's paper is published on the basis of research on quantum computing (QPC). American Institute of Physics Applied Physics Letters published decision, Editor's Pick The operation characteristics of QPC in WSe2 were evaluated at the end of last year. The structure of WSe2 is considered to indicate the behavior of p-type. The Nb-doped multilayer p+-MoS2 is used as an injection barrier, and the quantization of hexagonal BN is necessary for the measurement of high mobility. The time is selected for the preparation of samples. As a result, the quantization phenomenon of conductivity at extremely low temperature e^2/h was measured, and the characteristics of magnetic field were measured. The results were reported by the International Society and Nano Letters. In addition, WSe2 is a new type of structure, which can be used for the introduction of superconductivity current. 2-D Superconducting Materials: Basic High Quality Electrodes, High Quality Electrodes The preparation method of the sample is important for the determination of the quantum conductivity of the sample.

项目成果

Remote Mesoscopic Signatures of Induced Magnetic Texture in Graphene

石墨烯中感应磁织构的远程介观特征

• DOI: 10.1103/physrevlett.126.086802
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Arabchigavkani, N.;Somphonsane, R.;Ramamoorthy, H.;He, G.;Nathawat, J.;Yin, S.;Barut, B.;He, K.;Randle, M. D.;Dixit, R.
• 通讯作者: Dixit, R.

p型WSe2における量子ポイントコンタクトの実現

p型WSe2量子点接触的实现

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂梨 昂平;クリューガー ピーター;バード ジョナサン;渡邊 賢司;谷口 尚;キム ギルホ;青木 伸之
• 通讯作者: 青木 伸之

グラフェンバリスティック開放系量子ドットにおける量子伝導現象

石墨烯弹道开放系统量子点中的量子传导现象

• 发表时间: 2020
• 作者: 坂梨昂平;X. Chen;和田直人;D. K. Ferry;J. P. Bird;G-H. Kim;渡邊賢司;谷口尚;L. Huang;青木伸之
• 通讯作者: 青木伸之

成均館大学校(韓国)

成均馆大学（韩国）

Quantized exciton-exciton annihilation in monolayer on substrate with atomically flat terraces

具有原子级平坦平台的衬底上单层的量子化激子-激子湮灭

• DOI: 10.1103/physrevb.103.l241410
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yuto Kajino;Kohei Sakanashi;Nobuyuki Aoki;Kenji Watanabe;Takashi Taniguchi;Kenichi Oto;and Yasuhiro Yamada
• 通讯作者: and Yasuhiro Yamada