利用報告書 / User's Reports

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【公開日:2025.06.10】【最終更新日:2025.05.05】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT1159

利用課題名 / Title

薄膜2次元物質の電気伝導測定

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用(ARIM事業参画者以外)/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】(主 / Main)加工・デバイスプロセス/Nanofabrication(副 / Sub)計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】(主 / Main)高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed(副 / Sub)量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

グラフェン、トポロジカル,ダイシング/ Dicing,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子分光/ Electron spectroscopy,センサ/ Sensor,先端半導体(超高集積回路)/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration),原子薄膜/ Atomic thin film,スピン制御/ Spin control,スピントロニクス/ Spintronics,超伝導/ Superconductivity


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名(課題申請者)/ User Name (Project Applicant)

長谷川 修司

所属名 / Affiliation

東京大学理学系研究科物理学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

秋山了太

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type

(主 / Main)機器利用/Equipment Utilization(副 / Sub)-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-900:ステルスダイサー
UT-906:ブレードダイサー
UT-850:形状・膜厚・電気特性評価装置群
UT-853:簡易電子顕微鏡


報告書データ / Report

概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

グラファイトやその修飾物、2次元トポロジカル物質などの電気伝導を測定することを目的に、基板の調整や膜質の計測等に東京大学ARIM微細加工部門の施設を利用した。

実験 / Experimental

我々はトポロジカル物質やグラフェンの形成において、SiやSiC、STOなどの単結晶基板上にMBE法により堆積を行っているが、再現性よく形成するためには均一で制御された基板を用いることが重要である。特に通電による加熱をおこなっているため、サンプル幅はμmのオーダーで制御する必要があり、基板への汚染なく、精度高い基板加工を行う設備が必要であるため、東京大学ARIM微細加工部門の施設を利用して基板加工をおこなった。加工後の基板は持ち帰り、超高真空中で当該2次元物質の成長を行い、磁場下、低温下に置ける電気伝導測定をおこなった。また、実験実施前後の試料の表面構造分析、組成分析を行い、試料の作製条件の確認、測定の正当性等の評価を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

本年度は、主に東京大学ARIM微細加工部門の施設でダイサーによりグラフェン形成用の試料を準備した。準備した基板の上にグラフェンを形成し、層間にYbを導入した。その電気伝導特性を測定した(図1)。Ybは低温で超伝導転移することを確認し、非従来型超伝導である可能性を示した。また、グラフェン形成中にホウ素蒸気を追加することで、方位の異なるグラフェンが形成されることが判明し(図2)、東京大学ARIM微細加工部門の施設で組成分析(TM-3030Plus:SEM-EDS)を行うことで、その形成メカニズムの検討を行った。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


図1 Ybをインターカレートしたグラフェンの電気伝導度。低温で超伝導転移を起こす。



図2 SiC上熱分解グラフェン。上がSiC(1111)表面の三方格子に対して30°回転した通常のグラフェン。下がSiCと同方向のR0グラフェン。


その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング(DOIのあるもの) / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. 保原麗,秋山了太,長谷川修司,"30度回転したエピタキシャルグラフェンの作成法",日本物理学会2025年春季大会 [18pPSJ-2],オンライン,2025年3月18日
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications:0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents:0件

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