(57)【要約】      （修正有）【課題】ハーフメタリックな性質を持つグラフェンナノリボンおよびそれを使ったデバイスを提供する。【解決手段】幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記両端部の一方の端部が、ＣＨ及びＢで構成されており、前記両端部の他方の端部が、ＣＨ及びＮで構成されているか又はＮで構成されている、グラフェンナノリボン１である。デバイスは、グラフェンナノリボン１と、グラフェンナノリボン１の長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に設けられ、磁界又は電界を印加する機構とを備える。【選択図】図８
2018082046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、
前記両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、
前記両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている、
ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
【請求項２】
長さ方向の一方の側の第１領域と、
前記長さ方向の他方の側の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第３領域が、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
【請求項３】
長さ方向の一方の側の第１領域と、
前記長さ方向の他方の側の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第３領域が、幅方向の第３両端部にアームチェア型のエッジ構造を持つ、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
【請求項４】
長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のグラフェンナノリボンと、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方に設けられ、磁界又は電界を印加する機構とを備えることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載のグラフェンナノリボンと、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側に設けられ、磁性体と、反強磁性体と有する第１電極と、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側に設けられ、非磁性体を有する第２電極とを備えることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
前記第２電極に設けられ、前記第１電極を介して印加されている磁界の方向と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する機構とを備える請求項６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフェンナノリボン及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラフェン、カーボンナノチューブに代表されるナノカーボン材料は、その優れた特性から、トランジスタのチャネル材料、配線材料、電極材料、放熱材料などへの応用が期待されており、一部実用化されている。
グラフェンの中でも、幅が狭いグラフェンナノリボンは、そのエッジの形態に応じて、半導体的振る舞い（アームチェアエッジ（ＡＧＮＲ）の場合；図１Ａ参照）を示したり、金属的振る舞い（ジグザグエッジの場合（ＺＧＮＲ）；図１Ｂ参照）を示したりするなど、非常に面白い性質を示す。
【０００３】
そして、グラフェンナノリボンのうち、ジグザグエッジを持つグラフェンナノリボン（ＺＧＮＲ）は、エッジに局在した磁気モーメントを持ち、スピンを利用したデバイスへの応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２８３６９号公報
【特許文献２】特表２０１４−５２７０２０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／１６０６６３号
【特許文献４】特開２０１５−１９１９７５号公報
【特許文献５】特開２０１０−２７２７７６号公報
【特許文献６】特表２０１６−５１０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように、ジグザグエッジを持つグラフェンナノリボン（ＺＧＮＲ）は、一般的に、ハーフメタリックな特性を示さない。
【０００６】
このようなグラフェンナノリボンに何らかの方法でハーフメタリックな性質を持たせることができれば、スピントロニクスの有力材料となり、例えば、磁気抵抗デバイスなどのデバイスに応用することができる。
【０００７】
本発明は、ハーフメタリックな性質を持つグラフェンナノリボン、及び、これを用いたデバイスを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、グラフェンナノリボンは、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
【０００９】
１つの態様では、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域と、第１領域と第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
第３領域が、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。
【００１０】
１つの態様では、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域と、第１領域と第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
第３領域が、幅方向の第３両端部にアームチェア型のエッジ構造を持つ。
【００１１】
１つの様態では、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
【００１２】
１つの態様では、デバイスは、上述のグラフェンナノリボンと、グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に設けられ、磁界又は電界を印加する機構とを備える。
【００１３】
１つの態様では、デバイスは、上述のグラフェンナノリボンと、グラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側に設けられ、磁性体と、反強磁性体とを有する第１電極と、グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側に設けられ、非磁性体を有する第２電極とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
１つの側面として、ハーフメタリックな性質を持つグラフェンナノリボンを実現できるという効果を有する。さらに、これらを用いたデバイス、例えば磁気抵抗効果デバイスを実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、一般的なグラフェンナノリボン（アームチェアエッジの場合）の構成を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、一般的なグラフェンナノリボン（ジグザグエッジの場合）の構成を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、一方の端部におけるＢのＨ終端の有無、及び他方の端部におけるＮのＨ終端の有無によるバンド構造の変化を調べるための図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＢのＨ終端無（Ｂ）、及びＮのＨ終端無（Ｎ）の場合のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ＢのＨ終端無（Ｂ）、及びＮのＨ終端有（ＮＨ）の場合のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、ＢのＨ終端有（ＢＨ）、及びＮのＨ終端無（Ｎ）の場合のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、ＢのＨ終端有（ＢＨ）、及びＮのＨ終端有（ＮＨ）の場合のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの全部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの全部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合のグラフェンナノリボンの構造図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの全部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合のグラフェンナノリボンの構造図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合のグラフェンナノリボンの構造図である（その１）。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合のグラフェンナノリボンの構造図である（その２）。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＯ（ＯのＨ終端無）で置換した場合のグラフェンナノリボンの構造図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンの構成の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンの構成の他の一例を示す模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、一般的なグラフェンナノリボン（ジグザグエッジの場合）の構成を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの構造のグラフェンナノリボンのバンド構造を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンを用いたデバイスの構成の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンの構成の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンの構成の変形例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本実施形態にかかるグラフェンナノリボンを用いたデバイスの構成の他の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（グラフェンナノリボン）
本発明の一態様のグラフェンナノリボンは、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
【００１７】
本発明の他の一態様のグラフェンナノリボンは、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域と、第１領域と第２領域とに挟まれた第３領域とを備える。
第１領域は、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第１両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第１両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
第２領域は、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第２両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第２両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
第３領域は、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。
【００１８】
本発明の他の一態様のグラフェンナノリボンは、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域と、第１領域と第２領域とに挟まれた第３領域とを備える。
第１領域は、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第１両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第１両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
第２領域は、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第２両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第２両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
第３領域は、幅方向の第３両端部にアームチェア型のエッジ構造を持つ。
【００１９】
本発明の他の一態様のグラフェンナノリボンは、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域とを備える。
第１領域は、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第１両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第１両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
第２領域は、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。第２両端部の一方の端部は、ＣＨ、及びＢで構成されている。第２両端部の他方の端部は、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている。
【００２０】
ここで、本明細書において、単に「Ｂ」と表記した場合には、Ｈで終端されていないホウ素原子を表す。単に「Ｎ」と表記した場合には、Ｈで終端されていない窒素原子を表す。
また、本明細書において、「端部がＣＨ、及びＢで構成されている」とは、エッジ構造において、６員環を構成する原子のうち、６員環同士の縮合に寄与していない１原子又は多原子が、ＣＨ、又はＢであることをいう。
また、本明細書において、「端部がＣＨ、及びＮで構成されている」とは、エッジ構造において、６員環を構成する原子のうち、６員環同士の縮合に寄与していない１原子又は多原子が、ＣＨ、又はＮであることをいう。
また、本明細書において、「端部がＮで構成されている」とは、エッジ構造において、６員環を構成する原子のうち、６員環同士の縮合に寄与していない１原子又は多原子が、Ｎであることをいう。
【００２１】
本発明者らは、ジグザグ型のエッジ構造を持つグラフェンナノリボンに、ハーフメタリックな性質を付与するために鋭意検討を行った。
本発明者らは、ジグザグ型のエッジ構造を持つグラフェンナノリボンにおいて、エッジ構造を構成する原子を変化させることでグラフェンナノリボンにハーフメタリックな性質を付与することを試みた。
【００２２】
本発明者らは、周期表において、一般的なグラフェンナノリボンを構成する炭素原子（Ｃ）と隣り合うホウ素原子及び窒素原子に着目した。そこで、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つグラフェンナノリボンについて、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部を、ＢＨ若しくはＢに置換し、かつ、両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部を、ＮＨ若しくはＨに置換し、第一原理計算を行い、バンド構造を求めた。
図２Ａに、計算に用いた構造を示した。図２Ｂ〜図２Ｅに第一原理計算結果に基づく、バンド構造を示した。
図２Ｂ〜図２Ｅにおいて、上向きの矢印はアップスピンを表し、下向きの矢印はダウンスピンを表す。Ｍは、金属的であることを表し、Ｓは、半導体的であることを表す。そして、スピンが金属的であるか、半導体的であるかは、基本的には、Ｅ−ＥＦ＝０．０をバンドが横切っていれば金属的（Ｍ）、Ｅ−ＥＦ＝０．０付近でギャップが空いていれば半導体的（Ｓ）と判断した。他の図においても特記しない限り同様である。
図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合には、ハーフメタリックな性質が確認された。
図２Ａ及び図２Ｃに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮＨ（ＮのＨ終端有）で置換した場合には、半導体的な性質が確認された。
図２Ａ及び図２Ｄに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢＨ（ＢのＨ終端有）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合には、金属的な性質が確認された。
図２Ａ及び図２Ｅに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢＨ（ＢのＨ終端有）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮＨ（ＮのＨ終端有）で置換した場合には、半導体的な性質が確認された。なお、スピンの分極は見られなかった。
以上より、グラフェンナノリボンにおいて、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合に、ハーフメタリックな性質が得られることが確認された。
【００２３】
次に、両端部の一方の端部を構成するＣＨをＢ（ＢのＨ終端無）で置換する際の置換密度のバンド構造への影響、及び両端部の他方の端部を構成するＣＨをＮ（ＮのＨ終端無）で置換する際の置換密度のバンド構造への影響を調べた。
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ及び図６Ａに、計算に用いた構造を示した。図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂに、第一原理計算結果に基づくバンド構造を示した。
図３Ａ及び図３Ｂに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの全部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの全部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合には、金属的な性質が確認された。
図４Ａ及び図４Ｂに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの全部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合には、ハーフメタリックな性質が確認された。
図５Ａ及び図５Ｂ、並びに図６Ａ及び図６Ｂに示す通り、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合には、ハーフメタリックな性質が確認された。
以上より、グラフェンナノリボンにおいて、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部又は全部をＮ（ＮのＨ終端無）で置換した場合に、ハーフメタリックな性質が得られることが確認された。
【００２４】
更に、本発明者らは、ホウ素と同族元素であるアルミニウム、及び窒素と同族元素であるリンによる、グラフェンナノリボンのハーフメタリック化への影響を、ホウ素、及び窒素と同様に調べた。
第一原理計算による構造最適化を試みた。しかし、原子に掛かる力が収束しないために、シミュレーションが成功せず、電子状態の予測ができなかった。これは、アルミニウム及びリンが、ホウ素及び窒素に比べて原子半径が大きく、これらで置換した構造はエネルギー的に非常に不安定で有るためと考えられる。
【００２５】
更に、本発明者らは、両端部の一方の端部を構成するＣＨの一部をＢ（ＢのＨ終端無）で置換し、かつ両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＯ（ＯのＨ終端無）で置換した際のバンド構造への影響を調べた。
図７Ａに、計算に用いた構造を示した。図７Ｂに、第一原理計算結果に基づくバンド構造を示した。
図７Ｂに示す通り、両端部の他方の端部を構成するＣＨの一部をＯ（ＯのＨ終端無）で置換した場合には、金属的な性質が確認された。
【００２６】
以上より、本発明者らは、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つグラフェンナノリボンにおいて、両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている場合に、ハーフメタリックな性質を有することを見出し、本発明の完成に至った。
【００２７】
本実施形態にかかるグラフェンナノリボンは、図８に示すように、ジグザグエッジを持つグラフェンナノリボン１である。つまり、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つグラフェンナノリボン１である。ここで、グラフェンナノリボン１は、ナノオーダーの幅（短手方向の長さ）を有するリボン状のグラフェン（グラフェンリボン）であって、その幅は例えば約１０ｎｍ以下である。以下、ジグザグエッジを持つグラフェンナノリボン１をＺＧＮＲともいう。
【００２８】
特に、本実施形態では、図８に示すように、ＺＧＮＲの幅方向（図５の上下方向）の両端部のうち、一方の端部がＣＨとＢで構成され、他方の端部がＣＨとＮで構成されていればよい。また、例えば図９に示すように、幅方向の両端部のうち、一方の端部がＣＨとＢで構成されており、他方の端部がＮのみで構成されていてもよい。
【００２９】
このように、グラフェンナノリボン１の幅方向の両端部のうち、一方の端部をＣＨとＢで構成し、他方の端部をＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成することにより、グラフェンナノリボン１の電子・スピン状態を変調し、グラフェンナノリボン１にハーフメタリックな性質を持たせることができる。
【００３０】
例えば、図４Ｂ、及び図５Ｂは、幅方向の両端部のうち、一方の端部がＣＨとＢで構成され、他方の端部がＣＨとＮ（図５Ｂ）、あるいはＮのみ（図４Ｂ）で構成されたグラフェンナノリボン１について、両端のエッジのスピンが逆方向を向く反強磁性（ＡＦＭ）の場合のエネルギーバンド構造を示している。なお、図８、及び図９に示すグラフェンナノリボン１においては、両端のエッジのスピンが同じ方向を向く強磁性（ＦＭ）よりも、逆方向を向く反強磁性（ＡＦＭ）の方が安定である。
【００３１】
具体的には、図５Ｂは、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨとＢが交互に並び、他方の端部でＣＨとＮが交互に並んだＺＧＮＲ（図５Ｂ参照）のエネルギーバンド構造を示している。また、図４Ｂは、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨ、Ｂ、ＣＨが周期的に並び、他方の端部はＮのみで構成されるＺＧＮＲ（図４Ｂ参照）のエネルギーバンド構造を示している。
【００３２】
図４Ｂ、及び図５Ｂに示すように、グラフェンナノリボンの幅方向の両端部のうち、一方の端部をＣＨとＢで構成し、他方の端部をＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成する。そうすることにより、より安定な反強磁性の状態において、例えばここでの計算上は、フェルミ準位付近にダウンスピン（下向きスピン）のバンドのみが存在し、アップスピン（上向きスピン）のバンドにはエネルギーギャップが生じている。このような、一方のスピンのバンドのみがフェルミ準位付近にある電子状態は、いわゆるハーフメタリックな性質を有することになる。
【００３３】
このように、グラフェンナノリボン１の幅方向の両端部のうち、一方の端部をＣＨとＢで構成し、他方の端部をＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成することにより、エネルギーバンド構造においてアップスピンを持つ電子のエネルギー準位及びダウンスピンを持つ電子のエネルギー準位の一方のみがフェルミ準位の近くにあるものとなり、グラフェンナノリボン１にハーフメタリックな性質を持たせることができる。
【００３４】
これに対し、幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるグラフェンナノリボン１０（例えば図１０Ａ参照）は、ハーフメタリックな特性を示さない。
ここで、図１０Ｂは、幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるグラフェンナノリボン１０（例えば図１０Ａ参照）のエネルギーバンド構造を示している。
【００３５】
また、図１０Ｂは、両端のエッジのスピンが逆方向を向く反強磁性（ＡＦＭ）の場合のエネルギーバンド構造を示している。なお、図１０Ａに示すグラフェンナノリボン１０においても、両端のエッジのスピンが同じ方向を向く強磁性（ＦＭ）よりも、逆方向を向く反強磁性（ＡＦＭ）の方が安定である。
【００３６】
また、ここでの計算上は、図１０Ｂ中、実線は、アップスピンを持つ電子の状態、即ち、アップスピンを持つ電子のエネルギー準位とフェルミ準位との差（Ｅ−ＥＦ）を示している。また、破線は、ダウンスピンを持つ電子の状態、即ち、ダウンスピンを持つ電子のエネルギー準位とフェルミ準位との差（Ｅ−ＥＦ）を示している。なお、図１０Ｂでは実線と破線とが重なっているため、実線のみが見えている。
【００３７】
図１０Ａに示すように、グラフェンナノリボン１０の幅方向の両端部が全てＣＨで構成されていると、図１０Ｂに示すように、より安定な反強磁性の状態において、アップスピンとダウンスピンのバンドが一致し、即ち、アップスピンを持つ電子のエネルギー準位とダウンスピンを持つ電子のエネルギー準位が同じになり、どちらのスピンにおいてもフェルミ準位付近にエネルギーギャップが生じるため、ハーフメタリックな特性を示さない。
【００３８】
＜グラフェンナノリボンの製造方法＞
上述のように構成されるグラフェンナノリボン１は、例えば、以下のようにして作製することができる。
【００３９】
基板上に配置されたグラフェンを、リソグラフィを利用してリボン化する。この方法は、例えば、非特許文献〔Ｗ．  Ｃ．  Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １０，  ４２３  （２０１５）．〕を参照して行うことができる。この非特許文献では、グラフェン上でジグザグ方向に自己組織化したシアン化金ナノワイヤをマスクとしてエッチングした後、ナノワイヤを除去して、ジグザグ型グラフェンナノリボンを得ている。
【００４０】
続いて、次のようにして、幅方向の両端部のうち、一方の端部をＣＨとＢで構成し、他方の端部をＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成することで、グラフェンナノリボン１を作製する。
例えば、リソグラフィの方法で作製したグラフェンナノリボンの全てのエッジは通常ＣＨで構成されているが、ホウ素雰囲気中で、ＳＴＭの探針を利用して、例えば数ボルトの電圧をかけることによって、エッジのＣＨをＢに置換することができる。また、ホウ素雰囲気中で、例えば数百度で加熱することによって、エッジのＣＨをＢに置換することもできる。一方、窒素雰囲気中で、同様のプロセスを行なうことによって、エッジのＣＨをＮに置換することができる。これらのプロセスは、グラフェンナノリボンの幅方向の両端部の一方をマスクして行なえばよい。
【００４１】
このような手法によって、エッジを構成している原子が、一方ではＣＨとＢ、他方ではＣＨとＮ、あるいはＮのみであるジグザグ型のグラフェンナノリボン１を作製することが可能である。
【００４２】
なお、エッジを構成している原子が、一方ではＣＨとＢであり、他方ではＣＨとＮ、あるいはＮのみであるジグザグ型のグラフェンナノリボン１を作製する方法は、これに限られるものではなく、例えば、ＺＧＮＲの形成に、以下の非特許文献に示されているような方法を利用することもできる。
・Ｊｉｎｍｉｎｇ  Ｃａｉ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ａｔｏｍｉｃａｌｌｙ  ｐｒｅｃｉｓｅ  ｂｏｔｔｏｍ−ｕｐ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ”，  Ｎａｔｕｒｅ，  Ｖｏｌ４６６  （２０１０）  ｐｐ．４７０−４７３
・Ｐ．  Ｒｕｆｆｉｅｕｘ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  ５３１，  ４８９  （２０１６）．
つまり、ＺＧＮＲを形成可能な前駆体を高真空中で昇華して対象基板に堆積し、その後、基板を約２００℃〜約４００℃でアニールすることによって、結合、縮環し、リボン化するという方法である。この場合も、エッジはＣＨで構成されることになるが、上述の方法と同様の手法で、一方の端部をＢに、他方の端部をＮに置換することができる。また、リボン化した際にエッジとなる位置にＢやＮが導入された前駆体を用いて、上述の方法と同様の手法で、エッジを構成している原子が、一方ではＣＨとＢ、他方ではＣＨとＮ、あるいはＮのみであるジグザグ型のグラフェンナノリボン１を作製することも可能である。
【００４３】
ところで、幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、その両端部のうち、一方の端部がＣＨとＢで構成され、他方の端部がＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成されているグラフェンナノリボン１は、上述のように、ハーフメタリックな性質を有するため、このようなグラフェンナノリボン１から、アップスピン、あるいはダウンスピンどちらか一方のスピンを持つ電子のみ、伝導に寄与させることが可能となる。また、これを用いたデバイスに応用することが可能となる。
【００４４】
（デバイス）
本発明の一態様のデバイスは、グラフェンナノリボンと、第１電極及び第２電極と、磁界又は電界を印加する機構とを備える。
第１電極及び第２電極は、グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられる。
磁界又は電界を印加する機構は、第１電極及び第２電極の少なくとも一方に設けられる。
【００４５】
本発明の他の一態様のデバイスは、グラフェンナノリボンと、第１電極と、第２電極とを備える。
第１電極は、磁性体と、反強磁性体とを有する。
第１電極は、グラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側に設けられる。
第２電極は、非磁性体を有する。
第２電極は、グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側に設けられる。
【００４６】
例えば図１１に示すように、本発明のグラフェンナノリボンを用いたデバイス２は、グラフェンナノリボンと、グラフェンナノリボンの長さ方向（長手方向）の一方の側（図１１においては左側）に設けられ、磁性体３Ａと、反強磁性体３Ｂとを有する第１電極（磁性電極）３Ｘと、グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側（図１１においては右側）に設けられ、非磁性体４Ａを有する第２電極（非磁性電極）４Ｘとを備え、さらに、第１電極３Ｘを介して印加される磁界の方向と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する機構（機構磁界印加機構５Ｘ）を第２電極４Ｘに設けるものとすればよい。なお、このようなデバイス２は、磁気抵抗効果を利用するため、磁気抵抗効果デバイスともいう。このように、本発明のグラフェンナノリボンのハーフメタリックな特性を利用して、磁気抵抗効果デバイス（例えばＧＭＲデバイス、ＴＭＲデバイスなど）を実現することができる。なお、磁気抵抗効果デバイスを磁気抵抗デバイスともいう。
【００４７】
この場合、グラフェンナノリボンの長さは、例えば、５ｎｍ以上、１，０００ｎｍ以下とするのが好ましい。これは、グラフェンナノリボンの両端に電極を設けるため、ある程度の長さを確保するためである。
【００４８】
また、グラフェンナノリボンとしては、上述のように構成されるグラフェンナノリボン１を用いてもよいし、以下に説明するように、上述のように構成されるグラフェンナノリボン１を含むものを用いてもよい。
【００４９】
例えば、図１２に示すように、グラフェンナノリボン１Ｘを、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨとＢが交互に並び、他方の端部でＣＨとＮが交互に並んだグラフェンナノリボン（図８）と、幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるグラフェンナノリボン（図１０Ａ）との複合構造を有するものとしてもよい。
【００５０】
つまり、グラフェンナノリボン１Ｘを、以下のようにしてもよい。
長さ方向の一方の側の第１領域１Ａと、長さ方向の他方の側の第２領域１Ｂと、第１領域１Ａと第２領域１Ｂとに挟まれた第３領域１Ｃとを備えるグラフェンナノリボンとする。
第１領域１Ａは、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。
第１両端部のうち、一方の端部はＣＨとＢで構成され、他方の端部はＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成されている。
第２領域１Ｂは、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。
第２両端部のうち、一方の端部はＣＨとＢで構成され、他方の端部はＣＨとＮ、あるいはＮのみで構成されている。
第３領域１Ｃは、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ。
第３両端部は、ジグザグ型のエッジ構造を持つ。
第３両端部は、全てＣＨで構成されているものとしてもよい。
【００５１】
なお、ここでは、第３領域１Ｃが、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、第３両端部は全てＣＨで構成されているものとしている。しかし、これに限られるものではなく、例えば、図１３に示すように、第３領域１Ｃが、幅方向の第３両端部にアームチェア型のエッジ構造を持ち、第３両端部が全てＣＨで構成されているものとしてもよい。この場合、幅方向の両端部にアームチェア型のエッジ構造を持つ第３領域１Ｃは、半導体で、バンドギャップを持つため、トンネル層として働くことになる。なお、図１３では、グラフェンナノリボン１Ｙの第１領域１Ａ、第２領域１Ｂを、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨとＢが交互に並び、他方の端部でＣＨとＮが交互に並んだグラフェンナノリボン１（図８）とした場合を例に挙げて示している。
【００５２】
以下、上述のように構成されるグラフェンナノリボンを利用した磁気抵抗デバイス（ここではＧＭＲ素子）を、具体例を挙げて、図１１を参照しながら説明する。
【００５３】
ここでは、図１１に示すように、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨとＢが交互に並び、他方の端部でＣＨとＮが交互に並んだＺＧＮＲ（第１領域１Ａ、及び第２領域１Ｂ）を用い、これらの間に、幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるＺＧＮＲ（第３領域１Ｃ）が挟まれた構造になっているグラフェンナノリボン１Ｘを利用する場合を例に挙げて説明する。なお、グラフェンナノリボン１Ｘの構成はこれに限られるものではない。例えば、幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるＺＧＮＲ（第３領域１Ｃ）がなくてもデバイスとしては動作する。
【００５４】
また、ここでは、図１１に示すように、デバイス２（磁気抵抗デバイス）は、グラフェンナノリボン１Ｘと、グラフェンナノリボン１Ｘの長さ方向（長手方向）の一方の側に設けられ、磁性体３Ａと、反強磁性体３Ｂとを有する第１電極（磁性電極）３Ｘと、グラフェンナノリボン１Ｘの長さ方向の他方の側に設けられ、非磁性体４Ａを有する第２電極（非磁性電極）４Ｘと、第２電極４Ｘに設けられ、第１電極３Ｘを介して印加される磁界の方向と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する機構５Ｘとを備える。
【００５５】
なお、図１１では、第１電極３Ｘ、及び第２電極４Ｘをグラフェンナノリボン１Ｘの下方に設けているが、これに限られるものではなく、電極をグラフェンナノリボンの上方に設けてもよい。
【００５６】
このようなデバイス２（磁気抵抗デバイス）は、次のようにして作製することができる。
まず、上述したような手法で作製したグラフェンナノリボン１Ｘ（１）を、絶縁基板上に配置する。なお、絶縁基板上に配置した後、上述のリソグラフィプロセスを行なってもよい。ここでは、グラフェンナノリボン１Ｘの長さは約１０ｎｍから１μｍ程度である。また、幅方向の両端部のうち、一方の端部ではＣＨとＢが交互に並び、他方の端部でＣＨとＮが交互に並んだＺＧＮＲの途中に挿入される幅方向の両端部が全てＣＨで構成されるＺＧＮＲの長さは、両側が互いに影響を及ぼし合うのを防ぐことができればよく、例えば約１ｎｍ〜約１０ｎｍ程度とすればよい。
【００５７】
次に、グラフェンナノリボン１Ｘの長さ方向の一方の側に、通常のリソグラフィとリフトオフプロセスを利用して、磁性材料（例えばＣｏなど）を有する磁性体（磁性層）３Ａと、反強磁性材料（例えばＦｅＭｎなど）を有する反強磁性体（反強磁性層）３Ｂとを備える磁性電極（第１電極３Ｘ）を形成する。この磁性電極（第１電極３Ｘ）は、磁場の固定層として働く。ここで、磁性電極（第１電極３Ｘ）とグラフェンナノリボン１Ｘのオーバーラップは最低数ｎｍ程度あればよい。
【００５８】
この場合、磁性電極（第１電極３Ｘ）と接している部分及びその近傍のグラフェンナノリボン１Ｘは強磁性的になるが、磁性電極（第１電極３Ｘ）から離れるにしたがって、エネルギー的により低い反強磁性的な状態となっていく。反強磁性的な状態としては、フェルミ準位付近のスピンがアップの場合とダウンの場合の２つの等価な状態があるが、この場合は磁性電極（第１電極３Ｘ）の磁界による対称性の崩れから、一方の状態（例えばフェルミ準位付近のスピンがアップの状態）に落ち着くことになる。
【００５９】
なお、磁性電極（第１電極３Ｘ）を構成する磁性体３ＡにＣｏ膜を用いる場合、その飽和磁化は約１．８Ｔであるが、このデバイス２の動作のためにはこれほど強い磁化でなくてもよい。例えば、地磁気は１０−４Ｔ〜１０−５Ｔ程度のオーダーであるが、１ｍＴ程度の磁場の強さがあればよい。
【００６０】
また、グラフェンナノリボン１Ｘの長さ方向の他方の側に、即ち、磁性電極（第１電極３Ｘ）が設けられている側の反対側に、同様にリソグラフィとリフトオフプロセスを利用して、非磁性体（例えば金など）４Ａを有する非磁性電極（第２電極４Ｘ）を形成する。この非磁性電極（第２電極４Ｘ）は、磁場のフリー層として働く。
【００６１】
さらに、この非磁性電極（第２電極４Ｘ）に、図示していない絶縁膜（例えば１０ｎｍ厚のＳｉＯ２膜）を介して、磁性電極（第１電極３Ｘ）を介して印加される磁界の方向と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する磁界印加機構５Ｘを設ける。この磁界印加機構５Ｘは、非磁性電極（第２電極４Ｘ）側のグラフェンナノリボン１Ｘのスピン状態を制御するために利用する。
【００６２】
例えば、ワイヤ（又はコイル）５Ａを用意し、それに数〜数十μＡ程度の電流を流すことで、磁性電極（第１電極３Ｘ）と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する機構（磁界印加機構５Ｘ）とすることができる。電流の向きを制御部６で制御することによって、磁界の向きを制御することができる。ここで、ワイヤ５Ａは、例えばカーボンナノチューブ（単層又は多層）で形成することができる。例えば、カーボンナノチューブのワイヤ５Ａが約２０ｎｍ程度離れて置かれており、約２０μＡ程度の電流を流すと、それによって形成される磁界の強さは約１６０Ａ／ｍ程度となる。
【００６３】
このような磁界印加機構５Ｘによって、反対側に置かれている磁性電極（第１電極３Ｘ）と同じ方向の磁界が印加されると、非磁性電極（第２電極４Ｘ）付近のグラフェンナノリボン１Ｘの状態は磁性電極（第１電極３Ｘ）付近のグラフェンナノリボン１Ｘと等価となり、フェルミ準位付近のスピン方向がそろうため、低抵抗状態となる。
【００６４】
一方、磁界印加機構５Ｘによって、反対側に置かれている磁性電極（第１電極３Ｘ）と反対方向（逆方向）の磁界が印加されると、非磁性電極（第２電極４Ｘ）と接している部分及びその近傍のグラフェンナノリボン１Ｘは、磁性電極（第１電極３Ｘ）と接している部分及びその近傍のグラフェンナノリボン１Ｘと反対方向に磁化されて強磁性的になるが、非磁性電極（第２電極４Ｘ）から離れるにしたがって、エネルギー的により低い反強磁性的な状態となっていく。そして、非磁性電極（第２電極４Ｘ）の磁界による対称性の崩れ（違い）から、２つの等価な状態のうち他方の状態（例えば磁性電極側がフェルミ準位付近のスピンがアップの状態の場合、フェルミ準位付近のスピンはダウンの状態）をとることになる。結果として、電子は透過することができなくなり、高抵抗状態（理想的には無限大）となる。
【００６５】
このように、制御部６において、磁界印加機構５Ｘによって印加される磁界を制御することで、低抵抗状態と高抵抗状態を切り替える制御、即ち、オン・オフ制御を行なうことができる。このようなスイッチングも、上述のように構成されるグラフェンナノリボン１Ｘのハーフメタリックな特性を利用している。
【００６６】
そして、磁性電極（第１電極３Ｘ）及び非磁性電極（第２電極４Ｘ）のそれぞれから、外部に接続するための配線が引き出されて、検出部７に接続されており、上述のような磁界印加機構５Ｘによって印加される磁界の方向の違いによる抵抗の変化を検出することができる装置８となっている。
【００６７】
上述のように構成されるデバイス２は、極めて低い磁界（例えば１００Ａ／ｍ程度）で大きな抵抗変化を示すという利点がある。これは、上述のように構成されるグラフェンナノリボン１Ｘのハーフメタリックな特性によるものであり、通常のグラフェンナノリボンでは実現不可能である。
【００６８】
したがって、本実施形態にかかるグラフェンナノリボン及びデバイスによれば、ハーフメタリックな性質を持つグラフェンナノリボン１（１Ｘ，１Ｙ）、及び、これを用いたデバイス２、例えば磁気抵抗デバイスを実現することができるという効果を有する。
【００６９】
図１１に示すデバイス２は、トンネル磁気抵抗素子として、「ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）」や「ハードディスク用磁気ヘッド」への応用が期待できる。
【００７０】
また、デバイスの他の一態様としては、図１４に示すデバイスが挙げられる。このデバイス２は、「磁気センサー」としての利用が期待できる。
図１４に示すデバイス２は、図１１に示すデバイス２から磁界印加機構５Ｘを取り除いた構成をしている。
図１４のデバイス２において、第１領域１Ｂに印加された磁場９の磁界向きは、抵抗変化として検出部７で検出される。
【００７１】
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００７２】
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
幅方向の両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、
前記両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、
前記両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている、
ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記２）
エネルギーバンド構造においてアップスピンのバンドとダウンスピンのバンドが分裂しており、アップスピンとダウンスピンの一方のスピンのバンドが他方のスピンのバンドよりもフェルミ準位の近くにある、付記１に記載のグラフェンナノリボン。
（付記３）
前記両端部の一方に、１種類の原子又は分子が結合しており、
前記両端部の他方に、１種類の原子又は分子が結合していることを特徴とする、付記１又は２に記載のグラフェンナノリボン。
（付記４）
前記両端部の一方に、１種類の原子又は分子が結合しており、
前記両端部の他方に、Ｈと、Ｈ以外の原子又は分子とが交互に結合していることを特徴とする、付記１又は２に記載のグラフェンナノリボン。
（付記５）
長さ方向の一方の側の第１領域と、
前記長さ方向の他方の側の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第３領域が、幅方向の第３両端部にジグザグ型のエッジ構造を持つ、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記６）
長さ方向の一方の側の第１領域と、
前記長さ方向の他方の側の第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とに挟まれた第３領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第３領域が、幅方向の第３両端部にアームチェア型のエッジ構造を持つ、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記７）
長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域とを備えるグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の第１両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第１両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第１両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されており、
前記第２領域が、幅方向の第２両端部にジグザグ型のエッジ構造を持ち、前記第２両端部の一方の端部が、ＣＨ、及びＢで構成されており、前記第２両端部の他方の端部が、ＣＨ、及びＮで構成されているか、又はＮで構成されている、ことを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記８）
付記１から７のいずれかに記載のグラフェンナノリボンと、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方に設けられ、磁界又は電界を印加する機構とを備えることを特徴とするデバイス
（付記９）
付記１から７のいずれかに記載のグラフェンナノリボンと、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側に設けられ、磁性体と、反強磁性体と有する第１電極と、
前記グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側に設けられ、非磁性体を有する第２電極とを備えることを特徴とするデバイス。
（付記１０）
前記第２電極に設けられ、前記第１電極を介して印加される磁界の方向と同じ方向又は反対方向の磁界を印加する機構とを備える付記９に記載のデバイス。
【符号の説明】
【００７３】
１      グラフェンナノリボン
１Ｘ    グラフェンナノリボン
１Ｙ    グラフェンナノリボン
１Ａ    第１領域
１Ｂ    第２領域
１Ｃ    第３領域
２      デバイス
３Ａ    磁性体
３Ｂ    反強磁性体
３Ｘ    第１電極
４Ａ    非磁性体
４Ｘ    第２電極
５Ａ    ワイヤ
５Ｘ    磁界印加機構
６      制御部
７      検出部
８      装置
９      磁場
【図１Ａ】
2018082046.tif 000003
【図１Ｂ】
2018082046.tif 000004
【図２Ａ】
2018082046.tif 000005
【図２Ｂ】
2018082046.tif 000006
【図２Ｃ】
2018082046.tif 000007
【図２Ｄ】
2018082046.tif 000008
【図２Ｅ】
2018082046.tif 000009
【図３Ａ】
2018082046.tif 000010
【図３Ｂ】
2018082046.tif 000011
【図４Ａ】
2018082046.tif 000012
【図４Ｂ】
2018082046.tif 000013
【図５Ａ】
2018082046.tif 000014
【図５Ｂ】
2018082046.tif 000015
【図６Ａ】
2018082046.tif 000016
【図６Ｂ】
2018082046.tif 000017
【図７Ａ】
2018082046.tif 000018
【図７Ｂ】
2018082046.tif 000019
【図８】
2018082046.tif 000020
【図９】
2018082046.tif 000021
【図１０Ａ】
2018082046.tif 000022
【図１０Ｂ】
2018082046.tif 000023
【図１１】
2018082046.tif 000024
【図１２】
2018082046.tif 000025
【図１３】
2018082046.tif 000026
【図１４】
2018082046.tif 000027