大阪大学・東京大学・京都大学と（国）物質・材料研究機構の研究グループは6月30日、炭素原子一層のシート状物質グラフェンに形成した半導体pn接合で、その数が偶数個の時と奇数個の時では電流の流れ方が異なる「パリティ効果」があることを発見したと発表した。新世代の量子干渉素子などの研究の発展が期待できるという。
■新世代の素子開発に新たな可能性
炭素が層状構造を成しているグラファイト（黒鉛）から原子層一層を取り出したグラフェンは、特異な電子構造に起因する豊富な電子物性を示す注目のナノテク物質。
その特徴の一つは、ゲート電極を用いて容易に電荷の極性を変化させることが可能なことで、これを利用してpn接合を形成でき、これに強磁場を印加すると、「量子ホール状態」と呼ばれるホール伝導度の離散化状態になる。
研究グループは今回、量子ホール状態にあるpn接合にアンチドットと呼ばれる穴を作って電子の輸送への影響を調べた。その結果、アンチドットの数に対する伝導度の振る舞いが、pn接合の数が偶数であるか奇数であるかによって決まってしまう、いわゆる「パリティ効果」を見出した。
さらに、アンチドット直上にpn接合を形成できるデバイスを作製し、pn接合の本数が1，2，3本のときの伝導度を測定、得られた伝導度は理論式と一致し、パリティ効果の実証に成功した。
グラフェンにおけるパリティ効果の発見は世界で初めてで、新世代の素子開発への道を開く成果という。
