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VI族遷移金属ダイカルコゲナイドヘテロ積層構造の成長とバレーダイナミクス観測

Research Project

Project/Area Number 16J02962
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural physics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

岡田 光博  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords遷移金属ダイカルコゲナイド / ヘテロ積層構造 / 層間励起子 / 原子層物質 / 原子層 / 発光特性 / 励起子 / 励起子分子
Outline of Annual Research Achievements

昨年度より、六方晶窒化ホウ素保護された硫化タングステン(IV)/硫化モリブデン(IV)原子層ヘテロ積層構造に注目し、その作成及び層間励起子発光とその由来についての研究を行ってきた。常温においてこのヘテロ積層構造に対し発光分光を行うと、既報(六方晶窒化ホウ素保護がないヘテロ積層構造)では単一ピークであった層間励起子発光が、本研究において作成した六方晶窒化ホウ素保護された試料では3つの成分を持って現れた。このヘテロ積層構造はマルチバレー系であり、複数のバレーが光学遷移に寄与する。そのため、層間励起子もそれに従って複数の由来を持ち、それぞれ異なるバレー特性を持つことが予想される。このため、層間励起子の由来同定はそのバレー特性の理解やダイナミクス観測、そして多重励起子探索等をはじめとするヘテロ積層構造の基礎物性の探索に重要であると考え、その由来を探った。
原子層ヘテロ積層構造の試料は、昨年度開発した化学気相成長法と乾式転写法を組み合わせた手法で作成した。層間励起子の由来を探るべく、常温ないし極低温において発光寿命測定、励起波長依存性測定をはじめとする各種分光測定を行うと同時に、第一原理計算によるバンド構造や誘電関数、結合状態密度等の導出と実験結果との比較を行った。結果、これらの由来は一つの直接遷移と二つの間接遷移の層間励起子であるとの同定に成功した。この層間励起子の由来を探ることができたのは、六方晶窒化ホウ素保護によって基板等の環境による品質低下とそれに伴う発光ピークのブロードニングが抑えられ、個別ピークの物性測定が可能になったためと考えている。
この結果は、ACS Nano誌に掲載された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Rice大学(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Rice大学(米国)

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  • [Journal Article] Direct and Indirect Interlayer Excitons in a van der Waals Heterostructure of hBN/WS2/MoS2/hBN2018

    • Author(s)
      Okada M, Kutana A, Kureishi Y, Kobayashi Y, Saito Y, Saito T, Watanabe K, Taniguchi T, Gupta S, Miyata Y, Yakobson BI, Shinohara H, Kitaura R
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 2498-2505

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b08253

    • NAID

      120006496402

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Suppression of exciton-exciton annihilation in tungsten disulfide monolayers encapsulated by hexagonal boron nitrides2017

    • Author(s)
      Yusuke Hoshi, Takashi Kuroda, Mitsuhiro Okada, Rai Moriya, Satoru Masubuchi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Ryo Kitaura, and Tomoki Machida
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Issue: 24 Pages: 241403-241403

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.241403

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of biexcitonic emission at extremely low power density in tungsten disulfide atomic layers grown on hexagonal boron nitride2017

    • Author(s)
      M. Okada, Y. Miyauchi, K. Matsuda, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Shinohara, and R. Kitaura
    • Journal Title

      Scientific Report

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 322-322

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00068-0

    • NAID

      120006305891

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Identification of Interlayer Excitons in WS2/MoS2 van der Waals Heterostructures2018

    • Author(s)
      岡田光博
    • Organizer
      IGER年次報告会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] WS2/MoS2ヘテロ積層構造における発光特性の併進の自由度依存2018

    • Author(s)
      岡田光博, Alex Kutana, 暮石宥介, Suuny Gupta, 渡邊賢司, 谷口尚, Boris I. Yakobson, 篠原久典, 北浦良
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] hBN-encapsulated Group-VI TMDC van der Waals Heterostructures : Fabrication and Optical Properties2017

    • Author(s)
      Mitsuhiro Okada, Yusuke Kureishi, Shohei Higuchi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, HIsanori Shinohara and Ryo Kitaura
    • Organizer
      APS March Meeting 2017
    • Place of Presentation
      Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, LA, USA
    • Year and Date
      2017-03-13
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原子層物質ヘテロ積層構造における層間エキシトンの緩和過程2017

    • Author(s)
      岡田光博、暮石宥介、樋口翔平、長谷川勇介、Alex Kutana, 渡邊賢司、谷口尚、宮内雄平、松田一成、篠原久典、北浦良
    • Organizer
      第52回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都文京区 東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-01
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  • [Presentation] Identification of PL emissions from Interlayer Excitons in 2D van der Waals Heterostructures2017

    • Author(s)
      Mitsuhiro Okada, Yusuke Kureishi, Alex Kutana, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Hisanori Shinohara, and Ryo Kitaura
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] Identification of Interlayer Excitons in WS2/MoS2 van der Waals Heterostructures2017

    • Author(s)
      Mitsuhiro Okada, Yusuke Kureishi, Alex Kutana, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Boris I. Yakobson, Hisanori Shinohara, and Ryo Kitaura
    • Organizer
      The 8th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Energy and Electronics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] hBN-encapsulated Group-VI TMDC van der Waals Heterostructures : Fabrication and Optical Properties2016

    • Author(s)
      Mitsuhiro Okada, Yusuke Kureishi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, HIsanori Shinohara and Ryo Kitaura
    • Organizer
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • Place of Presentation
      京都府京都市 ANAクラウンプラザ京都
    • Year and Date
      2016-11-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原子層ヘテロ積層構造の作製と光学特性2016

    • Author(s)
      岡田光博、宮内雄平、松田一成、渡邊賢司、谷口尚、篠原久典、北浦良
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市 神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] hBN-encapsulated Group-VI TMDC van der Waals Heterostructures : Fabrication and Optical Properties2016

    • Author(s)
      Mitsuhiro Okada, Yusuke Kureishi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, HIsanori Shinohara and Ryo Kitaura
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia, 第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市 朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] hBNサンドイッチされた高品質TMDCヘテロ積層構造の作成と評価2016

    • Author(s)
      岡田光博、渡邊賢司、谷口尚、篠原久典、北浦良
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      石川県金沢市 金沢大学角間キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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