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Research

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

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応用物理学会, 日本物理学会

Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
Title

二次元物質ヘテロ構造の物性探索とデバイス機能開拓

Keywords

二次元物質,グラフェン,モアレ超格子,量子輸送,バレートロニクス

Overview

グラフェンの発見を機に、様々な物性を持つ二次元層状物質が世界中で盛んに研究されている。二次元物質を積層したヘテロ構造では、材料の組み合わせや積層角度等、従来の材料では成しえなかった自由度を制御することにより、元の材料には見られない新奇物性を引き出すことが可能である。ここでは、二次元物質ヘテロ構造と微細加工によるナノ構造を組み合わせた全く新しい構造の素子を作製・分析し、新奇物性の探索および新原理デバイス機能の開拓を行う。

Novelty and originality

独自の転写法により、高品質二次元物質ヘテロ構造を任意の基板に作製
積層角度を精密に制御し、高品質モアレ超格子を作製
微細加工技術により、ナノ構造を組み合わせた素子を作製

Details

image

二次元物質界面に気泡がほとんど形成されない独自の転写技術を開発し、世界最高水準品質の界面を持つ二次元物質ヘテロ構造を作製することを可能とした。この転写法により、世界最高水準品質の二層グラフェン素子を実現した。この転写法は様々な物質、基板に対して有効であり、三次元物質や既存の半導体デバイスと二次元物質を組み合わせた新奇デバイス開発への応用展開が期待できる。
二次元物質素子作製のための微細加工プロセスを確立し、デュアルゲート型ホールバー、量子ポイントコンタクト、量子ドット等の様々なナノ構造素子を実現し、低温電子輸送特性を計測した。二層グラフェン/六方晶窒化ホウ素モアレ超格子素子におけるバンドギャップ制御実証、バレーホール効果観測、単一電子輸送観測等に成功した。この系は、他の材料では困難なバレー自由度を用いた革新的な新原理動作デバイス開発につながることが期待でき、将来のエレクトロニクスの基盤技術になり得る。

Summary

独自の転写法を開発し、高品質二次元物質ヘテロ構造、モアレ超格子素子を実現
二層グラフェン/六方晶窒化ホウ素モアレ超格子における量子ホール効果やバレーホール効果等の新奇輸送特性を観測
新奇物性やその制御法を探索し、低消費電力バレートロニクスデバイスやスピン・バレー量子ビット等、新原理動作デバイスの実証を目指す

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