グラフェンの厚さの違いと電子の動きの関係を世界で初めて観察

高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所の福本恵紀特任助教は、東京工業大学理学院化学系の腰原伸也教授、フランス国立科学研究センター（CNRS）、ピエール アンド マリー キュリー大学のMohamed Boutchich准教授らと共同で、グラフェン内の超高速な電子の動きが場所ごとに異なることを世界で初めて観測した。

理想的なグラフェンは炭素原子1層の厚さをもつ二次元物質であり、高速デバイスなどへの応用が期待されている。 しかし実際に作成されるグラフェンの構造はナノスケールで不均一なため、その構造の違いが電子の運動に影響を与えると予測されている。 グラフェンの実用化のためには、デバイスの動作を阻害する構造、また高性能化に利用できる構造を明確にする必要がある。

本研究では、一般的に使われている方法で作成されたグラフェンの結晶構造の違いに由来した電子輸送特性の観察に成功した。 具体的には、ラマン顕微鏡を用いて局所的な結晶構造から電子状態を計算し、同じ試料の同じ場所を独自に開発したフェムト秒時間分解光電子顕微鏡法（TR-PEEM）観察することで、構造と電子輸送特性を直接関連付ける結果を得た。

この研究成果は、オランダの科学誌「Carbon（カーボン）」に8月21日オンライン速報版で公開された。

研究成果のポイント

1. 電子・光電材料として期待されるグラフェン内の電子移動を高時間・空間分解能（フェムト秒とナノメートル）で初めて観測
2. これにより、電子の動きとナノ構造の関係を明らかに
3. 素子開発に役立つ欠陥情報の提供など、グラフェンの新規特性評価手法の開拓

詳しくはプレスリリース（PDF）をご参照ください