【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0070
利用課題名 / Title
ファンデルワールス薄膜を用いた新規メゾスコピック素子の作製
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance,トポロジカル量子物質/ Topological quantum matter,原子薄膜/ Atomic thin film,スピン制御/ Spin control,スピントロニクス/ Spintronics,フォトニクス/ Photonics,量子効果/ Quantum effect
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小林 研介
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
佐々木 健人,塚本 萌太,顧 豪,山 本 航輝
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-601：電子ビーム描画装置 [ELS-F125]
NM-610：電子銃型蒸着装置 [RDEB-1206K]
NM-606：UVオゾンクリーナー [UV-1]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
我々はこれまでにダイヤモンドや六方晶窒化ホウ素に存在する結晶欠陥を量子センサとして用いる基盤技術を開発してきた。その原理は、レーザーとマイクロ波を組み合わせ、光学顕微鏡を用いて、光検出磁気共鳴を行うことにある。現時点までの研究により、結晶欠陥からの発光特性を精密に検出し、単一スピンを様々に量子操作することが可能になってきた。この手法を、ファンデルワールス物質を母体材料としたメゾスコピック系へと拡張して行くにあたり、NIMS共用ファウンドリを利用させていただき、電子線描画や蒸着、エッチング等の種々の微細加工を行う。
実験 / Experimental
ファンデルワールス結晶である六方晶窒化ホウ素（hBN）の極薄薄膜をスタンプ法により基板上に転写する。hBNにイオン注入し、生成されたホウ素欠陥の光検出磁気共鳴を観測する。
結果と考察 / Results and Discussion
ヘリウムイオン顕微鏡によってホウ素欠陥センサを測定対象に対してナノスケール精度で配置し、高空間分解能な磁場イメージングを実証した。特に、測定対象である金上に配置されたホウ素欠陥センサは発光カウントと光検出磁気共鳴コントラストが高く、物性計測の応用に十分な磁場感度を示した。ヘリウムイオンの照射条件を最適化すれば、更に高い感度と分解能を達成できることが分かった [現在投稿中 arXiv:2301.12645]。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.12645
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件