超格子としてのグラフェンナノメッシュ 兵庫県立大学大学院物質理学研究科 島 信幸
背景 パイ電子系が作る2次元超ハニカム構造の電子状態 Shima,Aoki PRL(1993) 仮定:bipertite構造、軌道あたり1電子、Tight Binding 群論により既約表現(1 or 2次元)の数を数え上げることで 半導体 半導体&平坦バンド 半金属 半金属&平坦バンド の4つに分類できる。
これらの区別(EFでのDirac Cone, flat bandの有無) にはSuper Site(Super Atom)の構造が重要 Super Site間の共有原子(b-atom)の有無 Super Site内の中心原子(c-atom)の有無
Rectangular?
Ao Ac Bo Bc
応用 グラファイトシートに周期的な穴を開ける。 穴の大きさに応じてバンドギャップ、 分散の勾配が変化 -> グラフェンナノメッシュ (Bai et al. 2010, Tada et al. 2013) で実現!
Ac
Ao
Ao type? Flat band? Bridge部分 70X190 C6 rings 120度edge state K.Tada,N.Kosugi,K.Sakuramoto,T.Hashimoto,K.Takeuchi,Y.Yagi,J.Haruyama,H.Yang,M.Chshiev J.Supercond Nov Magn(2013)26:1037-1043 Ao type? Flat band? Bridge部分 70X190 C6 rings 120度edge state
Flat band系の実現のポイント:b-atomの安定性 σバンドの位置 電子数(half filled) B2N3 ー>グラフェンナノメッシュでも実現可?
条件、Flat BandとEdge stateの関係などを整理 Flat Band系(B2N3,C5…)の磁性状態の第一原理計算 研究計画 Chiralityの議論(Hatsugai and Aoki, Liu,..)などの新しい観点から群論による議論を見直し、Flat Band, Dirac Cone,Gapの出現 条件、Flat BandとEdge stateの関係などを整理 Flat Band系(B2N3,C5…)の磁性状態の第一原理計算 Square,Trigonalなどの対称性の異なるナノメッシュでの新しい 現象の探索 [Triangular,Rectangular (Petersen et al. 2011,2012理論計算)] Bilayer Graphene(Ohta et.al 2012),3D系などへの議論の拡張 ナノメッシュでのスピントロ二クスの考察