High-performance and functional optoelectronic devices of atomically thin transition metal dichalcogenides

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06736
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanomaterials engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: PU JIANG 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00805765)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Keywords: 遷移金属ダイカルコゲナイド / 電解質 / 発光デバイス / 受光デバイス / 原子層物質 / フレキシブルエレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this proposal was to realize high-performance and functional light-emitting devices of atomically thin transition metal dichalcogenides (TMDCs) with electrolyte-based device structures. To achieve this goal, first, we fabricated light-emitting devices with various TMDCs and their heterostructures. We evaluated fundamental optical properties with wide-range (VIS-NIR) light emission spectra in these devices. Second, we established solution-based transferred methods and build the devices on the plastic substrates, resulting in highly flexible TMDC light-emitting devices. Finally, we also tried to embed the cavity structure inside light-emitting devices to enhance their efficiency. Furthermore, we found out a unique origin to realize circularly polarized light-emitting devices in TMDCs, which will open new pathways for exploring new functional optoelectronic devices based on atomically thin TMDCs.

Free Research Field

応用物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原子層遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）は低次元系特有の光物性と多彩な発光色、優れた可塑性を有しており、Internet of Thingsを体現する次世代光デバイスを担う材料であると期待されている。しかしながら、従来のTMDCを用いた発光デバイス作製技術は汎用性に乏しく、高機能化や高性能化の研究は皆無であった。これに対し、本研究では独自の素子技術を開発することで様々なTMDC発光デバイスを容易に作製でき、高柔軟性や共振器導入可能なデバイスを実現した。ここで構築した素子技術及び材料物性はTMDCの光デバイス応用へのベンチマークを築くものであり、その学術的・産業的インパクトは極めて大きい。