Novel nanostructures through 1.5-2.5 dimensional expansion
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of 2.5 Dimensional Materials: Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation |
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| Project/Area Number |
22H05458
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
北浦 良 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (50394903)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 二次元超構造 / 先端薄膜成長 / 固体物性 / 二次元ヘテロ構造 / 混合次元 / 機能化 |
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| Outline of Research at the Start |
「二次元物質の積層による次元拡張(2+2)」とは異なる着眼点から新奇ナノ構造を設計・合成し、領域内の研究者との共同研究を通して新物質科学の発展に貢献する。一次元構造体の接合によって二次元構造へと次元性を拡張する「1+1→1.5」、それらをさらに積層することによる次元性の拡張「1.5+1.5」が生み出す新奇ナノ構造は、構成要素とは異なる次元性、異なる空間対称性、異なる長周期層間相互作用をもつ。これら孤立した構成要素とは全く異なる電子状態をもつ新奇ナノ構造を独自技術で世界に先駆けて実現し、領域内に幅広く共同研究を展開し新物質科学を拓いていくことを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヘテロ構造化を基盤とした新奇二次元材料の創出と機能開拓を目的として研究を推進している。本年度は、二次元ナノスケールヘテロ接合構造の電子状態とキャリア注入を第一原理計算で調べ(岡田Gとの共同研究)、キャリア密度によって電子系の次元性が劇的に変化することを明らかとした。とくに、単層接合構造ではキャリア注入によって一次元から二次元へと次元性が変化するのに対して、二層の接合構造ではキャリア注入によって、ゼロ次元から二次元へと変化することがわかった。二次元構造中のゼロ次元構造は、単一光子光源などの量子光源へもつながる興味深い対象であると考えている。また、積層ヘテロ構造に光起電力が発生することをフォトカレントマッピングによって明らかとした。光電流の励起光パワー依存性には明確なキンクがみられ、KPFM測定からヘテロ構造にはpn接合などに由来する内蔵電位がないことが確認できた。これらは、ヘテロ構造で発生する光電流が通常のpn接合で見られるものとは異なることを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初目標としていたヘテロ構造を作製するとともに、その特異な次元性に由来する特性を第一原理計算により明らかとした。さらに、当初は想定していなかった積層ヘテロ構造で興味深い光起電力を見出すことができた。以上から、計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、引き続きヘテロ構造の創出と機能開拓を進める。研究代表者が、名古屋大学から物質・材料研究機構に異動したため、研究室をまるごと引っ越すこととなり、再構築に時間を要したが、基本的なセットアップはほぼ終了し実験を再開できる目処がたったため、今後は研究が大きく進展させることができると期待する。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
