ナノサイズ炭素系の電子物性に関する理論的研究

纳米碳体系电子性质的理论研究

基本信息

批准号：
13740189
负责人：
若林克法
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレン分子,カーボンナノチューブの発見以降,ナノメターサイズの炭素系物質群に関する基礎物性の解明と工学的応用に関する研究が強い関心を集めている.ナノサイズの炭素系では,炭素原子骨格が作り出すパイ電子のネットワークトポロジーが電子物性に大きな影響を与えることが最近の研究から明らかになってきている.本研究では,ナノサイズ炭素系における電子輸送特性を理論的に解析することによって,特に炭素ネットワークトポロジーと電子物性との関係を明らかにし,新規ナノデバイスの理論的提案を行なうことを目指す.平成14年度では,ナノサイズ炭素物質と超伝導接合系におけるジョセフソン効果及び直流ジョセフソン電流の振る舞いを解析した.本研究では,高い数値信頼性を得るために,再帰グリーン関数法に基づいて理論解析を行った.解析の結果,超伝導体で挟まれたナノグラファイト領域における炭素ネットワーク形状に依存して,ジョセフソン電流の振る舞いが大きく変化することがわかった.特に,ジグザグ型の端をもっグラファイトリボンを超伝導体で挟み込んだ場合には,コヒーレンス長とジョセフソン電流の接合長依存性がリボンの幅に依存することがわかった.これは、ジグザグ端をもつグラファイトリボンのエネルギー分散が,リボンの幅について,べき乗の関数になっていることが原因である。また、このような振る舞いは、通常のジョセフソン接合系では現れない特異な振る舞いであり、ナノサイズ炭素系に特有であることがわかった。今後はさらに,外部磁場への応答も含め,応用面での可能性を検討したい.

自从发现富勒烯分子和碳纳米管以来，对纳米尺寸碳材料的基本物理特性和工程应用的研究引起了人们的浓厚兴趣。最近的研究表明，由碳原子骨架生产的派电子的网络拓扑对纳米化碳系统中的电子性质产生了重大影响。在这项研究中，我们旨在阐明碳网络拓扑与电子特性之间的关系，并在2002年提出了有关新纳米版的理论建议，约瑟夫森在纳米化碳材料和超导连接系统中的有效性。分析了结果和直流约瑟夫森电流的行为。在这项研究中，根据递归绿色的功能方法进行了理论分析以获得高数值可靠性。分析表明，约瑟夫森电流的行为会大大变化，具体取决于超导体夹杂的纳米仪区域中碳网络的形状。特别是，当将具有锯齿形边缘的石墨色带夹在超导体之间时，相干长度和约瑟夫森电流的连接长度依赖性取决于色带的宽度。这是因为具有锯齿形边缘的石墨色带的能量分散是色带宽度的指数功率的函数。此外，这种行为是一种奇异的行为，在正常的约瑟夫森交界系统中不会出现，并且被发现是纳米尺寸的碳系统所独有的。将来，我们想进一步探索应用程序的可能性，包括对外部磁场的响应。