Ab-initio study of topological chalcogenide van-der-Waals heterostructures and superlattices

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K04896
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kolobov Alexander 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 首席研究員 (60357043)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TOMINAGA Junji 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 首席研究員 (10357577) ; FONS Paul 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 上級主任研究員 (90357880) ; SAITO Yuta 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (50738052)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 層状カルコゲナイド / ファンデルワールス / 電子状態 / 第一原理計算 / 密度汎関数理論 / 超格子 / ヘテロ構造 / 応力制御

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we have carried out systematic investigations based on theoretical simulation for crystal and electronic structures of layered chalcogenide materials and their heterostructure as novel future electronics materials.
The main findings of the project are (1) theoretical prediction of an electronic excitation-induced semiconductor-metal phase transition in MoTe2, (2) proposal of a MoS2 substrate for van der Waals epitaxy a few layers GaN, (3) topological band structures and stress-induced tuning thereof in GeTe/Sb2Te3 superlattice, and (4) understanding the origin of electrical contrast in GeTe/Sb2Te3 superlattice. We believe that these observations will provide important insights for future development of novel chalcogenide-based devices.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、理論計算を中心に原子レベルの超極薄膜の電子状態について様々な観点から調査した。層状カルコゲナイドと総称される材料系では、原子レベルまで薄くなるとその特性が大きく変わることが知られているため、実験だけでなく、理論計算による予測が非常に重要な役割を果たす。本研究の理論計算によって、極薄膜の層状カルコゲナイドにおける構造や電子状態に関する多くの新たな知見を得ることができ、次世代の電子デバイス応用に向けて材料学的な見地から大きな貢献を行なった。