小野輝男教授らの共同研究グループは、金属と半導体の両方の性質を持つグラフェン中に形成したpn接合での量子ホール状態における電流ゆらぎを精密に研究し、pn接合によって電子が接合の左右に分配される様子（電子分配過程：図1を参照）を、電流ゆらぎとして初めて観測することに成功しました。また、pn接合がない際には、異なる量子ホ ール状態の接合があった場合でも電子が分配されないことも同時に明らかになりました。 
　この結果は、ギャップのないグラフェンでは実現困難な量子ポイントコンタクトに代わる電子分配機構としてpn接合が利用可能であることを示しており、グラフェンを用いた電子干渉デバイス等の実現につながることが期待されます。

 

 図1　ショット雑音の測定結果。pn接合のある場合（赤いデータ）は電子分配過程があるため
ショット雑音が生じるが、pn接合のない場合（紫のデータ）ではショット雑音が生じない。

 

  本学ホームページの掲載内容

 

本研究は、化学研究所共同利用・共同研究拠点研究の補助を受けています。