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2次元物質におけるバレー・スピン・光複合機能の創成

Research Project

Project/Area Number 17J09152
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

恩河 大  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords2次元物質 / ヘテロ界面 / 光物性 / 励起子 / 磁性体 / ファン・デル・ワールスヘテロ構造 / 2次元磁性体 / バレー自由度 / ホール効果 / バレートロニクス
Outline of Annual Research Achievements

本年は前年度から続けている磁性体と2次元物質を用いたヘテロ界面における光機能を研究した。これは光・スピン・バレーが複合的に絡み合う機能が発現する舞台であり、本研究の最終目的とするところそのものである。複合機能を創出・研究するにあたり、異種の物性が交わり合うヘテロ界面の研究が必要であり、そのために近年注目が集まる新たなヘテロ界面であるファン・デル・ワールスヘテロ界面に着目した。
具体的には複数種の磁性体と2次元物質の代表的な1つである二セレン化モリブデン(MoSe2)のヘテロ界面を作り、そのMoSe2中の励起子と呼ばれる光と結合した状態が磁性体中のスピン秩序の影響でどのように変調されるかを、光学測定を用いて明らかにした。MoSe2を始めとする半導体群はその光特性から注目されており、またその電子構造からも界面でのスピン自由度との結合が期待できる。結果として、本研究を通じてファン・デル・ワールス磁性ヘテロ界面において、光と密接にかかわる励起子が磁性体中の励起と結合していることが分かった。またその結合に際し、MoSe2が有するバレーがその媒介において本質的に絡んでいる可能性を発見した。
本研究は今まで物質科学・光物性物理の各分野に閉じていた2次元物質の励起子が、他の系との結合を通じスピントロニクスや量子エレクトロニクスなどへと分野横断的に広がっていく可能性があることを示している。今後も本研究に留まらず、2次元物質を用いた複合機能の研究が広がっていくと期待できる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Holon Inst. of Tech./Weizmann Inst. of Science(イスラエル)

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    • Author(s)
      Saito Yu、Shin Kento、Terayama Kei、Desai Shaan、Onga Masaru、Nakagawa Yuji、Itahashi Yuki M.、Iwasa Yoshihiro、Yamada Makoto、Tsuda Koji
    • Journal Title

      npj Computational Materials

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1038/s41524-019-0262-4

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enhanced intrinsic photovoltaic effect in tungsten disulfide nanotubes2019

    • Author(s)
      Y. J. Zhang, T. Ideue, M. Onga, F. Qin, R. Suzuki, A. Zak, R. Tenne, J. H. Smet, and Y. Iwasa
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 570 Issue: 7761 Pages: 349-353

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1303-3

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Optoelectronic response of a WS2 tubular p-n junction2018

    • Author(s)
      Zhang Yijin、Onga Masaru、Qin Feng、Shi Wu、Zak Alla、Tenne Reshef、Smet Jurgen、Iwasa Yoshihiro
    • Journal Title

      2D Materials

      Volume: 5 Issue: 3 Pages: 035002-035002

    • DOI

      10.1088/2053-1583/aab670

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Optoelectronic response of a WS2 tubular p-n junction2018

    • Author(s)
      Y. J. Zhang, M. Onga, F. Qin, W. Shi, A. Zak, R. Tenne, J. Smet, Y. Iwasa
    • Journal Title

      2D materials

      Volume: 印刷中

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  • [Journal Article] Exciton Hall effect in monolayer MoS22017

    • Author(s)
      M. Onga, Y. Zhang, T. Ideue, and Y. Iwasa
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 16 Issue: 12 Pages: 1193-1197

    • DOI

      10.1038/nmat4996

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  • [Presentation] Optical properties in monolayer transition metal dichalcogenide/layered antiferromagnet heterointerfaces2019

    • Author(s)
      Masaru Onga, Yusuke Sugita, Toshiya Ideue, Yuji Nakagawa, Ryuji Suzuki, Yukitoshi Motome, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
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      恩河大、杉田悠介、井手上敏也、中川裕治、鈴木龍二、求幸年、岩佐義宏
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      Masaru Onga, Yusuke Sugita, Toshiya Ideue, Yuji Nakagawa, Ryuji Suzuki, Yukitoshi Motome, Yoshihiro Iwasa
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      APS March Meeting 2019
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      恩河大、杉田悠介、井手上敏也、中川裕治、鈴木龍二、求幸年、岩佐義宏
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      First International Workshop on 2D materials
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  • [Presentation] 遷移金属ダイカルコゲナイドにおける励起子ホール効果2018

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      恩河 大, 張 奕勁, 井手上 敏也, 岩佐 義宏
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      第65回 応用物理学会 春季学術講演会
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    • Invited
  • [Presentation] Exciton Hall effect and valley-exciton transport2018

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      Masaru Onga, Yijin Zhang, Toshiya Ideue, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
      APS March Meeting 2018
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  • [Presentation] Exciton Hall effect in valley-polarized excitons2017

    • Author(s)
      Masaru Onga, Yijin Zhang, Toshiya Ideue, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
      CEMS Symposium on Trends in Condensed Matter Physics
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] WS2ナノチューブにおける光電気応答2017

    • Author(s)
      恩河 大, 張 奕勁, Feng Qin, Wu Shi, Alla Zak, Reshef Tenne, Jurgen Smet, 岩佐 義宏
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Exciton Hall effect and transport of valley exciton in monolayer MoS22017

    • Author(s)
      Masaru Onga, Yijin Zhang, Toshiya Ideue, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
      JSAP-OSA Joint Symposia, 第78回応用物理学会 秋季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of the Excitonic Hall Effect in Monolayer MoS22017

    • Author(s)
      Masaru Onga, Yijin Zhang, Toshiya Ideue, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
      XXVI International Materials Research Congress
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Circularly Polarized Electroluminescence in Transition Metal Dichalcogenides2017

    • Author(s)
      Masaru Onga, Yijin Zhang, Ryuji Suzuki, Yoshihiro Iwasa
    • Organizer
      XXVI International Materials Research Congress
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 所属研究室の研究内容紹介

    • URL

      http://iwasa.t.u-tokyo.ac.jp/research.html

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  • [Remarks] 発表論文に関するプレスリリース

    • URL

      http://www.t.u-tokyo.ac.jp/soe/press/setnws_201710031308235295448892.html

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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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