グラフェンナノデバイスにおける相対論的電子の量子輸送

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、新しい材料として注目を浴びるグラフェンにおいて、ディラック方程式に従う相対論的電子による量子輸送現象とその物理を実験的に明らかにすることを目的としている。本年度の研究では、前年度に確立したダブルゲート構造の作成技術を応用して2層、および3層グラフェンのPN接合を作成し、その電気伝導特性を調べた。2層グラフェンのPN接合に関しては、通常の半導体で良く知られた整流特性を観測することを目的として実験に取り掛かった。これは、垂直電場の印加によって2層グラフェンにバンドギャップができることを利用したものであり、それにより新しいデバイス応用への道が一気に拓ける。現在、東京大学の共同研究者がその測定を進めているところである。3層グラフェンのPN接合では、電流がソースドレインバイアスに対して僅かに非対称になる様子を観測した。これは、おそらく3層グラフェンの非対称なバンド構造に由来し、線形なバンドと放物線型のバンドの端が一致していないことを示していると考えられる。これらのPN接合の研究に関しては、私の滞在中に全てを終えることができなかったが、予備的なデータは既に出始めており、今後の研究によってその電気伝導特性が明らかになっていくと考えている。また、こうした研究と並行して、より清浄なグラフェン試料の電気伝導を明らかにするために、グラフェンを基板からサスペンドした構造の作成にも取り組んだ。試料の作成を済ませたので、今後は東京大学の共同研究者が中心になってショット雑音の測定などに取り組む予定である。