グラフェン量子ドットにおけるテラヘルツ単一光子検出

石墨烯量子点中的太赫兹单光子检测

• 批准号: 11J08967
• 负责人: 荒井 美穂
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J08967/
• 关键词: グラフェン; 量子ドット; h-BN; バンドギャップ制御; グラフェンナノリボン; AFM陽極酸化; 赤外光; BN

今年度行った研究は、h-BN/2層グラフェン/h-BN積層構造を用いた、電界印加による高移動度グラフェン量子ドットの作製および電気伝導特性の観測である。グラフェン量子ドットの研究は、クーロン振動およびクーロンダイアモンドといった量子ドットにおいては基礎と言える伝導特性の観測にとどまっている。グラフェン量子ドットの研究が進展しない理由として、高品質のグラフェン量子ドットが作製できていないことが挙げられる。移動度低下の原因として、主に基板からの影響とエッジラフネスの影響が考えられる。そこで、h-BN/2層グラフェン/h-BN積層構造を用いることで、二つの問題を同時に解決することができる。h-BN基板はSio_2基板より、原子レベルでフラットな基板であり、また電荷不純物やダングリンボンドが存在しない基板である。h-BN基板上バルクグラフェンにおいて、Sio_2基板上バルクグラフェンと比較して移動度が1桁向上したという研究報告がある。またグラフェンナノリボンやグラフェン量子ドットいったグラフェンナノ構造には、酸素プラズマエッチングを使用するため不可避なエッジラフネスが存在する。幅100nm以下のグラフェンナノリボンではエッジラフネス起因の伝導特性が支配的であると考えられ、幅方向の閉じ込めによるコンダクタンスの量子化は観測されていない。2層グラフェンは垂直電界を印加することでバンドギャップが形成されるため、通常の2次元電子系と同様に電界印加によるキャリアの閉じ込めが可能となる。原子層転写法技術を用いて、h-BN/2層グラフェン/h-BN積層構造を作製した。単電子トランジスタ動作までには至らなかったが、有限要素法によるグラフェンに印加される電界分布の計算により、作製したデバイスによる電子の閉じ込めが十分に可能であることを示した。

Our line っ た research は, h BN / 2 layer グ ラ フ ェ ン / h - BN laminated structure を with い た, electricity industry Inca に よ る high degree of mobile グ ラ フ ェ ン quantum ド ッ ト の cropping お よ び electric 気 伝 guide features の 観 measuring で あ る. グ ラ フ ェ ン quantum ド ッ ト の research は, ク ー ロ ン vibration お よ び ク ー ロ ン ダ イ ア モ ン ド と い っ た quantum ド ッ ト に お い て は based と said え る 伝 guide features の 観 measuring に と ど ま っ て い る. グ ラ フ ェ ン quantum ド ッ ト の research が し な い reason と し て, high-quality の グ ラ フ ェ ン quantum ド ッ ト が cropping で き て い な い こ と が 挙 げ ら れ る. The reasons for low mobility are と て て, the main に substrate ら ら, とエッジラフネス influence, and が examination えられる. そ こ で, h - BN / 2 layer グ ラ フ ェ ン / h - BN laminated structure を with い る こ と で, two つ の を and に solve す る こ と が で き る. H - BN substrate は Sio_2 substrate よ り, atomic レ ベ ル で フ ラ ッ ト な substrate で あ り, ま た charge impurity content や ダ ン グ リ ン ボ ン ド が exist し な い substrate で あ る. H - BN substrate バ ル ク グ ラ フ ェ ン に お い て, Sio_2 substrate バ ル ク グ ラ フ ェ ン と compare し て mobile degrees が 1 truss up し た と い う study が あ る. ま た グ ラ フ ェ ン ナ ノ リ ボ ン や グ ラ フ ェ ン quantum ド ッ ト い っ た グ ラ フ ェ ン ナ ノ tectonic に は, acid プ ラ ズ マ エ ッ チ ン グ を use す る た め cannot avoid な エ ッ ジ ラ フ ネ ス が exist す る. Picture below 100 nm の グ ラ フ ェ ン ナ ノ リ ボ ン で は エ ッ ジ ラ フ ネ ス cause の 伝 guide が dominate features で あ る と exam え ら れ, image direction の closed じ 込 め に よ る コ ン ダ ク タ ン ス の quantization は 観 measuring さ れ て い な い. Layer 2 グ ラ フ ェ ン は vertical electric industry を Inca す る こ と で バ ン ド ギ ャ ッ プ が form さ れ る た め, 2 dimensional electron department usually の と with others に electricity industry Inca に よ る キ ャ リ ア の closed じ 込 め が may と な る. The atomic layer 転 writing technique を is fabricated by using 転 て and h-BN/ 2-layer グラフェ た /h-BN stacked structure を. 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ action ま で に は to ら な か っ た が, finite element method に よ る グ ラ フ ェ ン に Inca さ れ る electrical の world distribution calculation に よ り, cropping し た デ バ イ ス に よ る electronic の closed じ 込 め が may very に で あ る こ と を shown し た.

项目成果

グラフェンナノリボンにおける赤外光検出

石墨烯纳米带中的红外光检测

• 发表时间: 2012
• 作者: M. Arai;S. Masubuchi;K. Watanabe;T. Taniguchi;T. Machida;荒井美穂;Miho Arai;荒井美穂;荒井美穂
• 通讯作者: 荒井美穂

h-BN上のグラフェンナノリボンの伝導特性

h-BN上石墨烯纳米带的导电性能

• 发表时间: 2012
• 作者: M. Arai;S. Masubuchi;K. Watanabe;T. Taniguchi;T. Machida;荒井美穂
• 通讯作者: 荒井美穂

Mid-infrared photo response of graphene nanoribbon bolometer

石墨烯纳米带测辐射热计的中红外光响应

• DOI: 10.7567/jjap.53.035101
• 发表时间: 2014
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: M. Arai;M. Onuki;S. Masubuchi;R. Moriya;T. Machida
• 通讯作者: T. Machida

ゲート電界による2層グラフェン/h-BNのバンドギャップ制御

栅极电场控制双层石墨烯/六方氮化硼的带隙

• 发表时间: 2013
• 作者: Satoru Masubuchi;Miho Arai;Tomoki Machida;荒井美穂
• 通讯作者: 荒井美穂

Atomic Fore Microscopy-based Local Tunable Oxidation of Grphene

基于原子前显微镜的石墨烯局部可调谐氧化

• 发表时间: 2011
• 期刊: Nano Letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: Satoru Masubuchi;Miho Arai;Tomoki Machida
• 通讯作者: Tomoki Machida