課題番号 ：S-19-NM-0039
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：積層に依存したグラフェンの物性研究
Program Title (English) ：Study of stacking dependent property of graphene
利用者名（日本語） ：八木隆多
Username (English) ：R. Yagi
所属名（日本語） ：広島大学大学院先端物質科学研究科
Affiliation (English) ：Graduate School of Advanced Sciences of Matter

１．概要（Summary）
グラフェンは積層に依存して物性が大きく変わることが予想されているが、現在までに１－３層など限られたものしかわかっていない。本研究では、高速ラマン顕微鏡を用いたラマンスペクトル測定によって積層構造を同定した散乱の少ない移動度グラフェンを用いた輸送現象測定により、少数層グラフェンには見られない、多層グラフェンに特殊な新たな電子構造を見出した。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
高速ラマン顕微鏡
【実験方法】
高速ラマン顕微鏡を用いて、グラフェンの層数と積層を同定し、これをh-BNによってカプセル化した素子を作成し、抵抗の磁場依存性測定や、垂直電場依存性を測定することで、グラフェンの電子構造を調べた。
３．結果と考察（Results and Discussion）
AB積層4層グラフェンでは、線形分散を持つDirac coneが存在しない。垂直電場を垂直電場印加することで、狭い領域ではあるが、線形分散が現れること（mini Dirac Cone）をファンダイアグラムやゼロ磁場に現れる固有抵抗ピークの存在明らかにした。Fig. 1 は低温（T=4.2K）で測定した縦抵抗率ρ_xx のキャリア密度n_totと磁場Bに関する濃淡マップである。電子の磁場中量子化（ランダウ準位）によって生じている縞模様が、垂直電場（D_⊥≠0）の場合、n_tot=0付近にV字型を呈するmini-Dirac Cone特有の構造を示すことを発見した。これは、D_⊥=0には現れないもので、垂直電場誘起mini-Dirac Coneの直接検証である。

Fig. 1 Fan diagrams of AB-stacked 4 layer graphene.

４．その他・特記事項（Others）
装置利用にあたりNIMS服部氏の支援を受けた。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) T. Nakasuga et al., Phys. Rev. B Vol. 101, (2020) 035419.
(2) K. Horii et al., Phys. Rev. B Vol. 100, (2019) 245420.
(3) K. Horii et al., Magnetotransport study of mini-Dirac cones of AB-stacked graphene with multiple number of layers in perpendicular electric fields, Graphene Week, 2019, 7, 26, 2019.
(4) T. Nakasuga et al., Probing dispersion relations of AB-stacked graphene with intrinsic resistance peaks, Graphene Week, 2019, 7, 26, 2019.
６．関連特許（Patent）
なし