グラファイト超薄膜のインターカレーションと電気伝導測定

超薄石墨膜的插层和电导率测量

• 批准号: 19651044
• 负责人: 神田 晶申
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19651044/
• 关键词: グラファイト超薄膜; グラフェン; 電界効果; 超伝導近接効果; スピン伝導; インターカレーション; 電気伝導; 電界遮蔽

本研究では、グラファイト超薄膜に各種原子分子のインターカレーションや表面吸着を施すことによって新機能性を発現させ、それをゲート電圧によって制御することを最終目標としている。インターカレーション(表面吸着)させる物質として、アルカリ金属であるカリウムを選定した。カリウムは、バルクのグラファイトにインターカレート(C8K)すると極低温で超伝導となり劇的な物性変化をもたらすことが知られている。グラファイトを原子レベルまで薄くしたグラフェンでは、低次元化とゲート電界印加により、C8Kからの物性変調が期待される。特に、超伝導転移温度の上昇やゲート変調が観測されると興味深い。一方で、単体カリウムやC8Kは空気中で不安定であるために、電気伝導測定用グラフェン試料の作製プロセス、測定プロセスをカリウム試料に最適化する必要がある。本研究では、以下に示す手順によって、試料作製・極低温測定を行う方法を確立した。(1)配線済みグラフェン試料上面にカリウムを蒸着、(2)不活性ガスで満たしたグローブボックスに試料を搬送し、必要に応じてチューブ炉でアニール(3)紫外線硬化接着剤を用いて試料を不活性ガスでシール、(4)試料を低温冷却装置まで搬送、(5)低温冷却装置を真空にし、冷却・測定を実行。4Kまでの測定で、カリウム蒸着によって移動度が減少すること、電荷中性点(キャリア密度が最小になるゲート電圧値)がマイナスに移動することが観測された。これらのことは、カリウムによって電子がドープされるとともに、荷電不純物が増えることで散乱、電荷中性点での状態密度が増えたことに起因すると考えられる。今後、希釈冷凍機を用いて極低温測定を行うとともに、試料作製プロセスの更なる改良を行う予定である。

The final goal of this study is to develop and control the surface adsorption of various atoms and molecules in ultra-thin films. The surface adsorption of the substance is selected. The temperature and conductivity of the superconductors at very low temperatures are very high, and the temperature and conductivity of the superconductors are very high. In addition, the chemical composition of C8K and C8K can be changed into different chemical compositions. In particular, the temperature of the ultra-high temperature shift must be adjusted to measure the temperature of the deep interest. In one aspect, single crystal C8K is unstable in air, and it is necessary to optimize the preparation and determination of samples for electrical conductivity measurement. This study shows that the procedure, sample preparation and cryogenic measurement method are established. (1)(2) Transfer of the sample to an inert furnace, if necessary,(3) UV curing of the sample to an inert furnace,(4) Transfer of the sample to a cryogenic cooling device,(5) Vacuum cooling of the cryogenic cooling device, and measurement. 4K measurement, measurement The density of states at the neutral point of charge increases due to the presence of charged impurities. In the future, it is hoped that the refrigerator will be used for ultra-low temperature measurement, sample preparation and improvement.

项目成果

Electric potential corrugation in transport of ultra-thin graphite film

超薄石墨膜传输中的电势波纹

• 发表时间: 2007
• 作者: H;Miyazaki;他
• 通讯作者: 他

グラフェンにおける超伝導近接効果の理論

石墨烯超导邻近效应理论

• 发表时间: 2008
• 作者: 林正彦;神田晶申;吉岡英生
• 通讯作者: 吉岡英生

グラファイト超薄膜-強磁性体接合の電気伝導特性

超薄石墨膜-铁磁材料结的导电性能

• 发表时间: 2007
• 作者: Katsuyama;M.;Fukushima;K.;Tokuchi;N.;城月雅大・大槻知史・吉本宜史・熊澤輝一・水田哲生・鐘ヶ江秀彦;後藤秀徳,田中翔,佐藤崇,神田晶申,大塚洋一,宮崎久生,小高隼介,塚越一仁,青柳克信
• 通讯作者: 後藤秀徳,田中翔,佐藤崇,神田晶申,大塚洋一,宮崎久生,小高隼介,塚越一仁,青柳克信

2層グラフェンにおける電場誘起バンドギャップエンジニアリング

双层石墨烯中的电场诱导带隙工程

• 发表时间: 2009
• 作者: 戸ヶ崎寛孝;森利之;葉飛;吉川英樹;上田茂典;山下良之;小林啓介;高橋基;岡崎文保;V. Matolin;J. Drennan;宮崎久生
• 通讯作者: 宮崎久生

Nano-wire favrication and coulomb blockade oscillations in thin graphite film

石墨薄膜中的纳米线加工和库仑封锁振荡

• 发表时间: 2007
• 作者: 成瀬延康;目良裕;中村芳明;市川昌和;前田康二;林正彦;神田晶申;神田晶申;神田晶申;神田晶申;神田晶申;後藤秀徳;宮崎久生;林正彦;佐藤崇;宮崎久生;小高駿介
• 通讯作者: 小高駿介