課題番号 ：S-17-JI-0010
利用形態 ：技術代行
利用課題名（日本語） ：グラフェンおよびInGaAsヘテロ接合の超微細加工
Program Title (English) ：Ultrafine microfabrication on Graphene and InGaAs Heterostructure
利用者名（日本語） ：藤元章, 山田省二
Username (English) ：A. Fujimoto, S. Yamada
所属名（日本語） ：大阪工業大学
Affiliation (English) ：Osaka Institute of Technology

１．概要（Summary ）
GFISを用いて，グラフェンをサブミクロンオーダーに加工した。バックゲート型トランジスタ構造を持っているので，電気特性の評価を今後進めていく予定である。InGaAs 2 次元電子ガスの2 層系における弱反局在効果と，ゲート制御による2 層⇔１層の遷移近傍でdisorderを克服した分数量子ホールプラトーの痕跡を調べている。
２．実験（Experimental）
電界電離ガスイオン源搭載集束イオンビーム装置GFIS-FIBと集束イオンビーム加工装置･FIBを用い，グラフェンをサブミクロンオーダーに加工した。具体的には，図1に示すように，グラフェンチャネルが L = 300nm, W = 30nmになるように，グラフェンをGFISで断線させ，このサブミクロン領域のみにキャリアが伝導できるように加工した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
　InGaAs 2 次元電子ガスの2 層系における弱反局在効果を調べることにより，スピン軌道結合定数α が界面電界よりもむしろ両2DEG の電子濃度差Δns= ns,lower – ns,upper に強く依存して変化することを見いだしている。即ち，最初ns,upper < ns,lower の試料では、トップゲート制御によりns,upper を空乏化し 2 層⇔１層遷移を実現できるが,遷移に至るまではΔns= はほぼ一定なので,α も余り変化しない(図2(a))。一方ns,upper ~ ns,lower の試料では,両者が一致するゲート電圧で~ 0 となるようにα が徐々に減少する（α ∝ |ns,upper - ns,lower|）ことがわかった(図2(b))。ここで興味深いのは層数遷移に伴うα の変化で,動的な遷移に伴うものであるため,デバイス応用にも繋がるα の不連続かつ大きな変化が期待できる。 図1に示したグラフェンの電気特性の評価は今後進める予定である。 ４．その他・特記事項（Others） なし ５． 論文・学会発表（Publication/Presentation） 学会発表 (1) “InGaAs 2次元電子ガス2層系における層数遷移と弱反局在”,　山田省二，藤元章，日高志郎，赤堀誠志, 日本物理学会第73回年次大会東京理科大学野田キャンパス，22aB402-7, 2018年3月22日～25日.(3月22日) (2)“InGaAs 2次元電子ガス2層系における「指紋」としての分数プラトーの痕跡”, 山田省二，藤元章，日高志郎，赤堀誠志，今中康貴，竹端寛治, 日本物理学会第73回年次大会東京理科大学野田キャンパス，22aB402-8, 2018年3月22日～25日. (3月22日) ６．関連特許（Patent）　なし