2次元ファンデルワールスハイパーマテリアルの創出と電荷輸送・光物性開拓
Publicly Offered Research
| Project Area | Hypermaterials: Inovation of materials scinece in hyper space |
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| Project/Area Number |
20H05264
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
井手上 敏也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90757014)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | ファンデルワールス結晶 / ハイパーマテリアル / ツイストロニクス / ヘテロ界面 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、様々なファンデルワールス結晶を捻り角度を持たせて積層することで非周期的人工二次元構造（ファンデルワールスハイパーマテリアル）を創出し、特徴的電気輸送や光物性の開拓を行う。並進対称性を持たないファンデルワールス結晶界面をハイパーマテリアルとして捉えて包括的に研究し、ツイスト積層ファンデルワールス結晶界面における特徴的超伝導物性や磁気輸送現象、および励起子特性や光電流応答といった光物性の探索と開拓を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2次元ファンデルワールス結晶界面における準周期的2次元構造（ファンデルワールスハイパーマテリアル）とその特徴的光電荷物性の研究を推進した。これまでに、3回回転対称性を持つ2次元半導体であるWSe2と2回回転対称性を持つ2次元半導体である黒リンを両物質の鏡像面が平行になるように積層して作製した界面において、鏡像面方向に分極およびそれを反映したバルク光起電力効果が発現することを報告していた。本年度は、このヘテロ界面の積層角度を変化させた捻り積層界面に着目し、そのような準周期2次元ヘテロ界面において分極や光起電力特性、第2次高調波発生がどのように変調されるかを詳細に調べた。
捻り積層角度を持つような積層界面では、両物質の鏡像面が平行になるように積層した0度積層界面で存在していた鏡像対称性が消失しているが、そのような対称性がより低下した界面においても特定の方向にバルク光起電力効果が現れ、その大きさが積層角度に依存するような振る舞いが観測された。同様の結果は第2次高調波発生の実験においても確認され、WSe2単独とは異なる特定の方位に歪んだ直線偏光の角度依存性を持つ第2次高調波のパターンがが積層角度によって系統的に変化する様子が明らかになった
以上の結果は、結晶構造の異なる非極性2次元半導体ヘテロ界面において発現する分極の大きさや方向が、積層角度によって変調されることを示唆しており、今後様々なファンデルワールスハイパーマテリアルを開拓する上で重要な知見になると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] A van der Waals interface that creats in-plane polarization and a spontaneous photovoltaic effect2021
Author(s)
T. Akamatsu, T. Ideue, L. Zhou, Y. Dong, S. Kitamura, M. Yoshii, D. Yang, M. Onga, Y. Nakagawa, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Laurienzo, J. Huang, Z. Ye, T. Morimoto, H. Yuan, and Y. Iwasa
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Journal Title
Science
Volume: 372
Issue: 6537
Pages: 68-72
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Bulk photovoltaic effect in WSe2/Black Phosphorus interfaces2021
Author(s)
T. Ideue, T. Akamatsu, L. Zhou, Y. Dong, S. Kitamura, M. Yoshii, D. Yang, M. Onga, Y. Nakagawa, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Larienzo, J. Huang, Z. Ye, T. Morimoto, H. Yuan, and Y. Iwasa
Organizer
第82回 応用物理学会 秋季学術講演会
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[Presentation] Bulk photovoltaic effect in van der Waals hypermaterials2021
Author(s)
T. Ideue, T. Akamatsu, L. Zhou, Y. Dong, S. Kitamura, M. Yoshii, D. Yang, M. Onga, Y. Nakagawa, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Larienzo, J. Huang, Z. Ye, T. Morimoto, H. Yuan, and Y. Iwasa
Organizer
Materials Research Meeting 2021
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[Presentation] Anomalous photocurrent response in van der Waals heterointerface2021
Author(s)
Toshiya Ideue, Takatoshi Akamatsu, Ling Zhou, Sota Kitamura, Masaru Onga, Yuji Nakagawa, Joseph Laurienzo, Junwei Huang, Takahiro Morimoto, Hontao Yuan, Yoshihiro Iwasa
Organizer
American Physical Society March Meeting 2021
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[Presentation] ファンデルワールスヘテロ界面におけるバルク光起電力効果2021
Author(s)
井手上敏也, 赤松孝俊, Zhou Ling, Yu Dong, 北村想太, 吉井真央, Dongyang Yang, 恩河大, 中川裕治, 渡邉賢司, 谷口尚, Joseph Laurienzo, Junwei Huang, Ziliang Ye, 森本高裕, Hongtao Yuan, 岩佐義宏
Organizer
第68回 応用物理学会 春季学術講演会
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[Presentation] ファンデルワールスヘテロ界面におけるバルク光起電力効果の積層角度依存性2020
Author(s)
井手上敏也, 赤松孝俊, Zhou Ling, 北村想太, 恩河大, 中川裕治, Joseph Laurienzo, Junwei Huang, 森本高裕, Hongtao Yuan, 岩佐義宏
Organizer
日本物理学会 2020年秋季大会
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