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電界効果によるバンド制御を用いたグラフェン,二次元層状物質における新規物性の開拓

Research Project

Project/Area Number 14J00228
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

上杉 英里  岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords電界効果キャリアドーピング / 電界効果 / 二次元層状物質 / イオン液体 / 超伝導
Outline of Annual Research Achievements

二次元層状化合物に対して、電界効果キャリアドーピングの手法を用いて物質界面のキャリア濃度を変調し、電子状態の制御ならびに新規物性を開拓することを目的として研究を行ってきた。最終年度である平成28年度は、まず前年度から行ってきたLaOBiS2における電界効果超伝導発現の研究を完成させ、Applied Physics Lettersにおいて成果を公表した。
また、トポロジカル絶縁体のAgxBi2Se3に電気二重層キャパシタを用いて電子を蓄積することで、フェルミレベルを制御した。x が0、0.05ならびに0.2の3種類の試料を用意し電気抵抗の温度依存性を測定した。Agを含まないBi2Se3においては、金属的振る舞いが観測されたのに対し、x = 0.05ならびに0.2の試料は35から300 Kまでは、温度の低下とともに半導体的に抵抗が上昇していく性質が観測され、35 Kより低い温度領域では温度の減少に伴う電気抵抗の減少を観測した。高温領域において半導体的性質を示したAg0.05Bi2Se3に対して電界効果電子ドーピングを行うと、Bi2Se3と同様の金属的な振る舞いが観測され、フェルミレベルを伝導帯に戻すことに成功した。
さらに、遷移金属カルコゲナイド化合物のMo(Se1-xTex)2をチャネルに用いた電界効果トランジスタ(FET)を作製し、SeとTeの含有量(x)の変化によってFET特性が変化することを見いだした。厚み5 - 15 nmの単結晶FETではx < 0.4のときにnチャネル型のFET動作を、x ≧ 0.4ではpチャネル型または両極性型のFET動作が観測された。移動度はx = 0.4で極小となった。これらの結果は、MoSe2とMoTe2のバンド構造から予想される結果と一致し、またSeとTeが混じったことによる結晶中の乱れがキャリア輸送を妨げることを示している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Electrostatic electron-doping yields superconductivity in LaOBiS22016

    • Author(s)
      E. Uesugi, S. Nishiyama, H. Goto, H. Ota, Y. Kubozono
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 109 Issue: 25 Pages: 252601-252601

    • DOI

      10.1063/1.4972400

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photoelectron holographic atomic arrangement imaging of cleaved bimetal-intercalated graphite superconductor surface2016

    • Author(s)
      F. Matsui, R. Eguchi, S. Nishiyama, M. Izumi, E. Uesugi, H. Goto, T. Matsushita, K. Sugita, H. Daimon, Y. Hamamoto, I. Hamada, Y. Morikawa, Y. Kubozono
    • Journal Title

      Scientific Reports 6, 36258 (2016)

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 36258-36258

    • DOI

      10.1038/srep36258

    • NAID

      120005867254

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Correlation of superconductivity with crystal structure in (NH3)yCsxFeSe2016

    • Author(s)
      Lu Zheng, Xiao Miao, Yusuke Sakai, Hidenori Goto, Eri Uesugi, Ritsuko Eguchi, Saki Nishiyama, Kunihisa Sugimoto, Akihiko Fujiwara and Yoshihiro Kubozono
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 93 Issue: 10 Pages: 104508-104508

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.104508

    • NAID

      120006382537

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 1D and 2D Bi compounds in field-effect transistors2015

    • Author(s)
      Eri Uesugi, Saki Nishiyama, Hidehiko Akiyoshi, Hidenori Goto, Yoji Koike, Kazuyoshi Yamada, and Yoshihiro Kubozono
    • Journal Title

      Adv. Electron. Mater.

      Volume: 1 Issue: 8 Pages: 199-199

    • DOI

      10.1002/aelm.201500085

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Carrier Accumulation in Graphene with Electron Donor/Acceptor Molecules2015

    • Author(s)
      H. Akiyoshi, H. Goto, E. Uesugi, R. Eguchi, Y. Yoshida, G. Saito, Y. Kubozono
    • Journal Title

      Adv. Electron. Mater.

      Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 1500073-1500073

    • DOI

      10.1002/aelm.201500073

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Emergence of multiple superconducting phases in (NH3)yMxFeSe (M: Na and Li)2015

    • Author(s)
      L. Zheng, X. Miao, Y. Sakai, M. Izumi, H. Goto, S. Nishiyama, E. Uesugi, Y. Kasahara, Y. Iwasa and Y. Kubozono
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 12774-12774

    • DOI

      10.1038/srep12774

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Carrier Accumulation in Graphene with Electron Donor/Acceptor Molecules2015

    • Author(s)
      Hidehiko Akiyoshi, Hidenori Goto, Eri Uesugi, Ritsuko Eguchi, Yukihiro Yoshida, Gunzi Saito, Yoshihiro Kubozono
    • Journal Title

      Advanced Electronic Materials

      Volume: 印刷中

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    • Journal Title

      NEW DIAMOND

      Volume: 30 Pages: 10-14

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      上杉英里
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      2016-09-13
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    • Place of Presentation
      Stockholm
    • Year and Date
      2016-08-23
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      上杉英里
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      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-21
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  • [Presentation] Electric-field-induced superconductivity in LaOBiS22016

    • Author(s)
      Eri Uesugi
    • Organizer
      Kick-off meeting for “Development of international research network aiming for the realization of superconductive materials with high critical temperature”
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2016-03-01
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二次元層状物質への電界効果キャリア注入と超伝導2015

    • Author(s)
      上杉英里
    • Organizer
      日本化学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2015-11-15
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 静電的にキャリアドープした二次元層状無機化合物(BiS2系、カルコゲナイド系)の電気伝導特性2015

    • Author(s)
      上杉英里
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 電界効果キャリアドーピングを用いたLaOBiS2の物性制御2015

    • Author(s)
      上杉英里、後藤秀徳、久保園芳博
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(早稲田キャンパス)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrostatic carrier doping to Bi2CuO4 and LaOBiS22014

    • Author(s)
      Eri Uesugi, Hidenori Goto, Yoshihiro Kubozono
    • Organizer
      Ushimado International Workshop on Physics and Chemistry&#160;of Novel Superconductors and Related Materials
    • Place of Presentation
      牛窓ホテルリマーニ
    • Year and Date
      2014-11-08 – 2014-11-10
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Parity effect on electric-double-layer capacitance in few-layer graphene2014

    • Author(s)
      Eri Uesugi, Hidenori Goto, Yoshihiro Kubozono
    • Organizer
      KJF-ICOMEP 2014
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2014-09-22 – 2014-09-24
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] STUDY ON CARRIER ACCUMULATION IN FEW-LAYER GRAPHENE2014

    • Author(s)
      Eri Uesugi, Hidenori Goto, Megumi Senda, Ritsuko Eguchi, Yoshihiro Kubozono
    • Organizer
      ICSM 2014 Synthetic Materials Guiding the Future
    • Place of Presentation
      フィンランド共和国Turku市国際会議施設LOGOMO
    • Year and Date
      2014-07-01 – 2014-07-05
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      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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