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バレートロニクス材料の提案 2次元结晶における特异な电子状态の直接観测?制御に成功

掲载日:2014年9月2日

东京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター?物理工学専攻の岩佐义宏教授(理化学研究所 创発物性科学研究センター 创発デバイス研究チーム チームリーダー)率いる研究グループは、同研究科物理工学専攻 石坂香子准教授、理化学研究所 创発物性科学研究センター 计算物质科学研究チーム 有田亮太郎チームリーダー、広岛大学放射光科学研究センター 奥田太一准教授らと共同で、グラフェンに続くシート状の构造を持つ物质として着目されている二硫化モリブデンが、バレートロニクスと呼ばれる新しい低消费电力デバイス用の材料として非常に有力であることを実験的に証明し、新たな原理に基づくエレクトロニクスに向けて大きく贡献しました。

二硫化モリブデンの结晶构造(左上)、电子状态(左下)とスピン?角度分解光电子分光法により得られたスペクトル(右)。

© 2014 岩佐グループ
二硫化モリブデンの结晶构造(左上)、电子状态(左下)とスピン?角度分解光电子分光法により得られたスペクトル(右)。

近年、低消费电力エレクトロニクスに向けてさまざまな试みが行われていますが、その中で最も基盘的なものは、电荷の流れ(电流)ではなく、电荷をもたない&濒诲辩耻辞;何か&谤诲辩耻辞;の流れを情报担体として用いることにより、热の発生を最小化するという考え方です。例えば、&濒诲辩耻辞;何か&谤诲辩耻辞;をスピンに选び、スピン流を制御する技术の确立を目指す试みはスピントロニクスと呼ばれています。その他にも&濒诲辩耻辞;バレー&谤诲辩耻辞;と呼ばれる新たな量子力学的自由度を工学的に応用する试みとして、&濒诲辩耻辞;バレートロニクス&谤诲辩耻辞;を提案されています。

今回、研究グループは、二硫化モリブデンと呼ばれる、グラフェンと同じ蜂の巣格子の结晶构造を持つ物质を対象に、スピン?角度分解光电子分光法、発光スペクトルの2つの実験を行うとともに、第一原理に基づいた理论计算を组み合わせることによって、二硫化モリブデンが、バレーに依存したスピン分极など、バレートロニクスの基本となる特殊な性质を持っていることを証明しました。本成果をもとに、二硫化モリブデンを用いた新しいバレートロニクスの原理研究が加速され、低消费电力エレクトロニクスへの础となることが期待されます。

本研究成果は、英国科学雑誌『Nature Nanotechnology』(7月28日電子版)に掲載されました。

论文情报

R. Suzuki, M. Sakano, Y. J. Zhang, R. Akashi, D. Morikawa, A. Harasawa, K. Yaji, K. Kuroda, K. Miyamoto, T. Okuda, K. Ishizaka, R. Arita, & Y. Iwasa,
“Valley-dependent spin polarization in bulk MoS2 with broken inversion symmetry”,
Nature Nanotechnology Online Edition: 2014/7/28 (Japan time), doi: 10.1038/nnano.2014.148.
论文へのリンク(、)

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