2016年度 卒論テーマ

本研究室では、2016年度のテーマとして学部4年生に以下のテーマを提示します。下記の過去の卒論・修論テーマや、研究内容に関してはResearchやPublicationsも参考にして下さい。また、岩佐研究室では、修士・博士課程に進むと、自分の研究成果を国内学会や国際会議で発表するだけでなく、筆頭著者として論文にまとめ、国際的な学術誌に掲載させることができる機会があります。自分の頭で考え、そして何より実験が大好きな人を岩佐研では歓迎します。

＜テーマ概要＞

21世紀に入り、2次元結晶等の低次元物質系が世界中で注目を集めている。様々な最先端技術を駆使することによって様々な低次元物質系の実現と物性探索が可能となり、そこから新現象の発見が相次いで生まれているためである。当研究室では、低次元物質系を対象に電界効果トランジスタによる超強電場印加技術を組み合わせることによって、これまで実現できなかった物性の実現を行っている。

「カイラルナノチューブの超伝導・光物性」

ナノチューブは、2次元原子層が湾曲・連結してできるナノメートルオーダーの半径を持つ筒状微細構造物である。1次元細線と2次元原子層の中間的性質を持つことに加えて、両者には無い特徴的な構造を有しており、それに由来する特異な物性の探索がカーボンナノチューブを中心に進んできた。本研究では、新しい物質系である遷移金属カルコゲナイドナノチューブを対象として、特にチューブ構造に特有の自由度であるカイラリティーを反映した超伝導・光物性の開拓に取り組む。

「2次元結晶のスピン-バレー輸送」

遷移金属カルコゲナイド化合物の原子層薄膜は、空間反転対称性の破れと巨大なスピン軌道相互作用を有する物質系であり、運動量空間の異なる点にエネルギー縮退したスピン分裂バンドを複数個持つ多バレー系である。本研究では、種々の遷移金属カルコゲナイドの原子層薄膜単結晶を対象として、スピン分裂バンドに起因した量子輸送現象の観測や、スピン自由度の操作を通したバレー分極の制御などに取り組む。

「2次元結晶への磁性不純物ドーピング」

遷移金属カルコゲナイド原子層薄膜のスピン分裂バンドは結晶運動量に依存しており、ブリルアンゾーンのK点、K’点における価電子帯上端では異なる向きのスピンが100%分極しているが、系全体としてのスピン分極は相殺されている。本研究では、遷移金属カルコゲナイド原子層薄膜単結晶に磁性不純物をドーピングすることでK点、K’点におけるエネルギー縮退を解き、完全スピン・バレー分極したキャリアの生成とその制御に取り組む。

「半導体量子ドットの熱電物性」

量子ドットは電子を0次元的に閉じ込めた人工的な構造体である。エネルギー準位の離散化とそれに伴う状態密度の発散的振る舞いに特徴を持ち、その特異な電子状態を利用して、単電子トランジスタや高効率発光ダイオード、太陽電池などへの応用が期待されている。本研究では、我々のグループが開発した強力な電場印加・キャリア制御の手法である電気二重層トランジスタを半導体量子ドットに適用し、フェルミ準位を連続的に変化させながら、特徴的な状態密度を反映した熱電物性の観測を目指す。

過去の卒業論文・修士論文・博士論文テーマ

2015年度

博士論文

• 「Electrical transport and optical functionality in two-dimensional　crystals of transition-metal dichalcogenides （遷移金属カルコゲナイド二次元結晶の電気伝導と光機能）」　張 奕勁

修士論文

• 「準粒子干渉スペクトルを用いたスペクトル関数のベイズ推定」　黒須 崇寛
• 「二次元結晶における準安定電子相の生成と制御」　御供田 崇

卒業論文

• 「三次元層状極性半導体における電荷-スピン輸送特性」　越川 翔太
• 「電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体における電界効果」　松岡 秀樹

2014年度

修士論文

• 「低次元物質における熱電特性の電界制御」　飯塚 貴彦
• 「Superconductivity in Ion-gated Two-dimensional Materials （二次元物質における電界誘起超伝導）」　斎藤 優

卒業論文

• 「二次元結晶を用いたオプトバレートロニクス」　恩河 大
• 「ZrNCl単結晶におけるインターカレーションと超伝導のその場測定」　中川 裕治
• 「カーボンナノチューブにおけるスピン流-電流変換」　羽田 崇人
• 「イオンゲート法による新奇超伝導体の探索」　宮崎 潤

2013年度

修士論文

• 「二次元原子膜における結晶多形を用いたスピン/バレー分極制御」　鈴木 龍二
• 「二次元物質ナノ薄膜の電子相転移」　吉田 将郎

卒業論文

• 「有機-無機伝導性界面制御の研究」　井上 尚子
• 「有機薄膜における純スピン流-電流変換のゲート制御」　濱本 敬大

2012年度

修士論文

• 「立方晶フラーレン化合物における超伝導-絶縁体転移の研究」　竹内 裕紀
• 「Superconductivity and Valleytronics in Nano-Flake Devices （層状ナノ薄膜の超強電場物性と新機能）」　張 奕勁

卒業論文

• 「電解誘起超伝導の高感度非接触検出と磁場侵入長測定」　飯塚 貴彦
• 「Nano Interface Phase Transition Device with Layered Thin Films （層状単結晶薄膜を用いたナノ界面相転移トランジスタ）」　斎藤 優
• 「層状半導体原子膜における円二色性の電界制御」　森 彩花

2011年度

卒業論文

• 「Electric Field Tuned Spin Orbit Interaction and Spin Polarization in Electric-Double-Layer Transistors （電気二重層トランジスタによるスピン軌道相互作用とスピン偏極の制御）」　浅川 寛太
• 「酸化物界面二次元電子のマイクロ波応答」　福本 展大
• 「遷移金属カルコゲナイドにおける電子相の電界制御」　吉田 将郎

2010年度

卒業論文

• 「アルカリドープフラーレンの電子比熱」 竹内 裕紀
• 「Ambipolar Transistor with Ultrathin Layered Transition-metal Dichalcogenide （層状カルコゲナイド単結晶超薄膜を用いた両極性トランジスタ）」　張 奕勁
• 「Bi2Se3 単結晶超薄膜の電気伝導」 松橋 佑介
• 「Electric Field Modulated Rashba Effect in Liquid Gated Transistors （電気二重層トランジスタによるRashba効果の電界制御）」　森本 和浩

学生筆頭著者の論文 （最近5年間）

2016年

• High circular polarization in electroluminescence from MoSe2
  M. Onga, Y. J. Zhang, R. Suzuki, Y. Iwasa
  Applied Physics Letters, 108, 073107 (2016).
  
• Gate-optimized thermoelectric power factor in ultrathin WSe single crystals
  M. Yoshida, T. Iizuka, Y. Saito, M. Onga, R. Suzuki, Y. J. Zhang, Y. Iwasa, S. Shimizu
  Nano Letters, 16, 2061-2065 (2016).
  
• Superconductivity protected by spin-valley locking in ion-gated MoS2
  Y. Saito, Y. Nakamura, M. S. Bahramy, Y. Kohama, J. T. Ye, Y. Kasahara, Y. Nakagawa, M. Onga, M. Tokunaga, T. Nojima, Y. Yanase, Y. Iwasa
  Nature Physics, 12, 144-149 (2016).
  

2015年

• Memristive phase switching in two-dimensional 1T-TaS2 crystals
  M. Yoshida, R. Suzuki, Y. J. Zhang, M. Nakano, Y. Iwasa
  Science Advances, 1, e1500606 (2015).
  
• Metallic ground state in an ion-gated two-dimensional superconductor
  Y. Saito, Y. Kasahara, J. T. Ye, Y. Iwasa, T. Nojima
  Science, 350, 409-413 (2015).
  
• 2D crystals of transition metal dichalcogenide and their iontronic functionalities
  Y. J. Zhang, M. Yoshida, R. Suzuki, Y. Iwasa
  2D Materials, 2, 044004 (2015).
  
• Ambipolar insulator-to-metal transition in black phosphorus by ionic-liquid gating
  Y. Saito, Y. Iwasa
  ACS Nano, 9, 3192-3198 (2015).
  

2014年

• Controlling charge-density-wave states in nano-thick crystals of 1T-TaS2
  M. Yoshida, Y. J. Zhang, J. T. Ye, R. Suzuki, Y. Imai, S. Kimura, A. Fujiwara, Y. Iwasa
  Scientific Reports, 4, 7302 (2014).
  
• Valley-dependent spin polarization in bulk MoS2 with broken inversion symmetry
  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
  Nature Nanotechnology, 9, 611-617 (2014).
  
• Electrically switchable chiral light-emitting transistor
  Y. J. Zhang, T. Oka, R. Suzuki, J. T. Ye, Y. Iwasa
  Science, 344, 725-728 (2014)
  

2013年

• Formation of a stable p-n junction in a liquid-gated MoS₂ ambipolar transistor
  Y. J. Zhang, J. T. Ye, Y. Yomogida, T. Takenobu, Y. Iwasa
  Nano Letters 13, 3023-3028 (2013)
  

2012年

• Ambipolar MoS₂ thin flake transistors
  Y. J. Zhang, J. T. Ye, Y. Matsuhashi, Y. Iwasa
  Nano Letters, 12, 1136-1140 (2012)
  

おすすめの教科書・論文

固体物理全般

• 「固体物理の基礎」　アシュクロフト・マーミン　（吉岡書店）
• 「局在・量子ホール効果・密度波」　長岡 洋介, 高山 一, 安藤 恒也　（岩波書店）
• 「現代物性化学の基礎」　小川 桂一郎, 小島 憲道　（講談社）
• 「伝導性低次元物質の化学」　日本化学会　（学会出版センター）

半導体・トランジスタ

• 「半導体デバイス　基礎理論とプロセス技術」　S.M.ジィー　（産業図書）
• 「半導体の物理」　御子柴 宣夫　（培風館）

超伝導

• 「Introduction to Superconductivity」 Michael Tinkham
• 「超伝導」（朝倉物性物理シリーズ）　家 泰弘 （朝倉書店）
• 「超伝導の基礎」　丹羽 雅昭　（東京電機大学出版局）

スピントロニクス

• 「スピン流とトポロジカル絶縁体―量子物性とスピントロニクスの発展―」 須藤彰三・岡 真監修・齊藤英治・村上修一著 （共立出版）

レビュー論文　（学内のネットワークからダウンロード可）

• 二次元物質とその新機能
  1. Wang, Q. H. et al., Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Nature Nanotechnology 7, 699–712 (2012).
  2. Xia, F at al., Two-dimensional material nanophotonics. Nature Photonics 8, 899–907 (2014).
  3. Xu, X., Yao, W., Xiao, D., and Heinz, T. F. Spin and pseudospins in layered transition metal dichalcogenides. Nature Physics 10, 343–350 (2014).
  4. Chhowalla, M. et al., The chemistry of two-dimensional layered transition metal dichalcogenide nanosheets. Nature Chemistry 5, 263–275 (2013).
  5. Xu, M., Liang, T., Shi, M., and Chen, C. Graphene-like two-dimensional materials. Chemical reviews 113, 3766–3798 (2013).
  6. Wang, H. et al., Physical and chemical tuning of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Chemical Society reviews DOI: 10.1039/c4cs00287c (2014).
• 電界誘起超伝導
  Ueno, K. et al., Field-Induced Superconductivity in Electric Double Layer Transistors. J. Phys. Soc. Jpn. 83, 032001 (2014).
• 金属-絶縁体転移
  Imada, M., Fujimori, A. and Tokura, Y. Metal-insulator transitions. Rev. Mod. Phys. 70, 1039-1263 (1998).
• 超伝導-絶縁体転移
  Goldman, A. M. Superconductor-insulator transition. Int. J. Mod. Phys. B 24, 4081–4101 (2010).