2019 Fiscal Year Annual Research Report
Control of physical properties of atomically-thin perovskite films and its application to high-performance dielectric devices
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17H03395
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長田 実 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (10312258)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸化物ナノシート / 高誘電性ナノシート / 強誘電性ナノシート / 誘電体デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代誘電体デバイスの開発を目指した新たな試みとして、層状金属酸化物の単層剥離により得られる酸化物原子膜「酸化物ナノシート」に注目し、0.5~3 nmの臨界薄膜での誘電・強誘電物性の検証とともに、原子層エンジニアリングによる高機能誘電体デバイスの開発を行った。巨大誘電特性、サイズ効果フリー機能など特異的誘電特性を有するペロブスカイトナノシートをモデルケースに、ナノ領域で実現する特異物性の機構解明とともに誘電物性の制御技術を検討し、新規高誘電・強誘電性ナノシートの開発を進めた。さらに、高誘電・強誘電性ナノシートを１層ずつ精密集積する原子層エンジアリングにより、高容量ナノキャパシタ、原子膜デバイスを作製し、誘電体デバイス応用の可能性を検討した。
本年度は、昨年度までに開発した高誘電・強誘電性ナノシートおよび原子層エンジニアリング技術を活用し、高機能誘電体素子の開発を行った。ナノシートの高誘電率、高耐電圧特性を活用した応用として、蓄電キャパシタの開発に取り組んだ。最近開発した800℃まで高い熱安定性を有するCa2Nb3O10ナノシートをベースに、元素置換体の採用や異なるバンドギャップのナノシートとのヘテロ集積により、高誘電率（εr >500）と高耐電圧（> 4MV/cm）とを同時に実現するナノキャパシタを開発した。また、高誘電性ナノシートの超薄絶縁膜、原子膜デバイスの応用を進めた。グラフェンと融合させた原子膜FETでは、ナノシートの高い電子遮蔽効果より電子移動度向上を確認した。さらに、半導体性ナノシート、原子膜材料（MoS2）などの上に、高誘電性ナノシートをゲート絶縁膜として利用したFETを作製し、低リーク・低消費電力デバイスや発光制御デバイスの開発に成功した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(34 results)
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[Journal Article] On/off boundary of photocatalytic activity between single- and bilayer MoS22020
Author(s)
T. Taniguchi, L. Nurdiwijayanto, S. Li, H-E. Lim, Y. Miyata, X. Lu, R. Ma, D-M. Tang, S. Ueda, K. Tsukagoshi, T. Sasaki, M. Osada
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 14
Pages: ASAP
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] van der Waals force layered multiferroic hybrid perovskite (CH3NH3)2CuCl4 single crystals2020
Author(s)
Z. Hu, H. Zhao, Z. Cheng, J. Ding, H. Gao, Y. Han, S. Wang, Z. Xu, Y. Zhou, T. Jia, H. Kimura, M. Osada:
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Journal Title
Phys. Chem. Chem. Phys.
Volume: 22
Pages: 4235-4239
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Wafer-scale and deterministic patterned growth of monolayer MoS2 via vapor-liquid-solid method2019
Author(s)
S. Li , Y-C. Lin, X-Y. Liu, Z. Hu, J. Wu, H. Nakajima, S. Liu, T. Okazaki, W. Chen, T. Minari, Y. Sakuma, K. Tsukagoshi , K. Suenaga, T. Taniguchi, M. Osada
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Journal Title
Nanoscale
Volume: 34
Pages: 16122-16129
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Tunable chemical coupling in two-dimensional van der Waals electrostatic heterostructures2019
Author(s)
T. Taniguchi, S. Li, L. Nurdiwijayanto, Y. Kobayashi, T. Saito, Y. Miyata, S. Obata, K. Saiki, H. Yokoi, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. Tsukagoshi, Y. Ebina, T. Sasaki, M. Osada
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 13
Pages: 11214-11223
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Origin of extended UV stability of 2D atomic layer titania-based perovskite solar cells unveiled by ultrafast spectroscopy2019
Author(s)
A. P. Thilakan, J-X. Li, T-P. Chen, S-S. Li, C-W. Chen, M. Osada, K. Tsukagoshi, T. Sasaki, A. Yabushita, K-H. Wu, C-W. Luo
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Journal Title
ACS Appl. Mater. Interfaces
Volume: 11
Pages: 21473-21480
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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