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2016 Fiscal Year Annual Research Report

二次元材料によるプリンテッド・アンビエントエレクトロニクスの実現

Research Project

Project/Area Number 14J07485
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

蒲 江  早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Keywords二次元材料 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 電解質 / 熱電変換 / 光電変換 / 発光素子 / フレキシブルエレクトロニクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は二次元材料を用いた柔軟な論理回路の実現であり、材料及びデバイス両面を相補的に理解することによって、最終的には世界初の印刷型アンビエントエレクトロニクスを実現する。
これまでの研究において、新奇二次元材料である遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)単層膜の大面積合成技術と、印刷可能な電解質を用いた素子作製技術を構築することで、従来のプリンテッド材料やフレキシブル材料を凌駕する高性能かつ高柔軟性・高伸縮性を有する論理回路素子を実現した。しかしながら、これらフレキシブルな駆動回路を実装するための大きな課題として電源技術が挙げられる。そこで、本年度はこれまで培った材料・素子技術を活かし、フレキシブル素子の電源技術を構築するために、TMDC材料において熱電変換及び光電変換素子の実現に取り組んだ。まず、TMDC材料では世界に先駆けて大面積な熱電変換素子作製に成功した。特に、材料の二次元化に伴う物性効果を活かすことで、本材料における熱電変換性能向上の指針を実験と理論計算両面から見出した。次に、TMDC単層膜と電解質を組み合わせ、非常に簡易な構造と簡便なプロセスにより、任意の基板上に受光及び発光素子を作製する手法を考案した。本手法を様々なTMDC材料に適用し、本材料では世界で初めて大面積単層膜を用いた発光素子を実現した。さらに、駆動原理を明らかにすることで最終的には、本研究で確立した手法はTMDC材料のみならず、新奇半導体材料において普遍的に受光及び発光機能を実現可能であり、フレキシブル材料を用いた光電変換素子作製のマイルストーンを築いた。

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。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] シンガポール国立大学(シンガポール)

    • Country Name
      SINGAPORE
    • Counterpart Institution
      シンガポール国立大学
  • [Int'l Joint Research] KAUST(サウジアラビア)

    • Country Name
      SAUDI ARABIA
    • Counterpart Institution
      KAUST
  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      Academia Sinica
  • [Journal Article] A versatile and simple approach to generate light emission in semiconductors mediated by electric double layers2017

    • Author(s)
      Jiang Pu, Taiyo Fujimoto, Yuki Ohasi, Shota Kimura, Chang-Hsiao Chen, Lain-Jong Li, Tomo Sakanoue, Taishi Takenobu
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1002/adma.201606918

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enhanced thermoelectric power in two-dimensional transition metal dichalcogenide monolayers2016

    • Author(s)
      Jiang Pu, Kaito Kanahashi, Nguyen Thanh Cuong, Chang-Hsiao Chen, Lain-Jong Li, Susumu Okada, Hiromichi Ohta, Taishi Takenobu
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 014312

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.014312

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photodetection on p-n junction formed by electrolyte-gated transistors of two-dimensional crystals2016

    • Author(s)
      Daichi Kozawa, Jiang Pu, Ryo Shimizu, Shota Kimura, Chang-Hsiao Chen, Yoshifumi Wada, Keiichiro Matsuki, Tomo Sakanoue, Yoshihiro Iwasa, Lain-Jong Li, Taishi Takenobu
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 109 Pages: 201107

    • DOI

      10.1063/1.4967173

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electron-hole doping asymmetry of Fermi surface reconstructed in a simple Mott insulator2016

    • Author(s)
      Yoshitaka Kawasugi, Kazuhiro Seki, Yusuke Edagawa, Yoshiaki Sato, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Seiji Yunoki, Hiroshi M. Yamamoto, Reizo Kato
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 7 Pages: 12356

    • DOI

      10.1038/ncomms12356

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Simultaneous enhancement of conductivity and Seebeck coefficient in an organic Mott transistors2016

    • Author(s)
      Yoshitaka Kawasugi, Kazuhiro Seki, Yusuke Edagawa, Yoshiaki Sato, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Seiji Yunoki, Hiroshi M. Yamamoto, Reizo Kato
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 109 Pages: 233301

    • DOI

      10.1063/1.4971310

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermoelectric detection of multi-subband density of states in semiconducting and metallic single-walled carbon nanotubes2016

    • Author(s)
      Sunao Shimizu, Takahiko Iizuka, Kaito Kanahashi, Jiang Pu, Kazuhiro Yanagi, Taishi Takenobu, Yoshihiro Iwasa
    • Journal Title

      Small

      Volume: 12 Pages: 3388-3392

    • DOI

      10.1002/smll.201600807

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多結晶MoS2単層膜における電界誘起金属-絶縁体転移2017

    • Author(s)
      蒲 江, 枝川 祐介, 三田村 昌哉, 河合 英輝, Lain-Jong Li , 蓬田 陽平, 柳 和宏, 伊東 裕, 竹延 大志
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] κ型ET塩に対する電気二重層を用いたキャリアドーピングV2017

    • Author(s)
      川椙義高, 関和弘, 枝川祐介,佐藤慶明, 蒲江, 竹延大志,柚木清司, 山本浩史,加藤礼三
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Insulator-to-Metal transition in polycrystalline MoS2 films induced by electric double layer gating2016

    • Author(s)
      Yusuke Edagawa, Jiang Pu, Takuya Osakabe, Lain-Jong Li, Hiroshi Ito, Taishi Takenobu
    • Organizer
      SSDM2016
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-29
    • Int'l Joint Research
  • [Book] “フレキシブルトランジスタ開発”, 「カーボンナノチューブ・グラフェンの応用研究最前線」2016

    • Author(s)
      蒲江, 竹延大志
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] “カルコゲナイド系層状物質を用いた電気二重層トランジスタ”, 「カルコゲナイド系層状物質の最新研究」2016

    • Author(s)
      蒲江, 竹延大志
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      シーエムシー出版

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Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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