2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of function of one-dimensional transition metal dichalcogenides by structure control
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17K14088
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
蓬田 陽平 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (90647158)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 遷移金属カルコゲナイドナノチューブ / 無機ナノチューブ / 構造制御 / １次元遷移金属カルコゲナイド / 遷移金属カルコゲナイド / ナノチューブ / トランジスタ / 電気二重層トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、遷移金属カルコゲナイドナノチューブ（TMDC-NT）の構造制御技術の開発により均一かつ１次元性の高い（小直径かつ層数の少ない）TMDC材料を創出し、構造制御された１次元TMDC試料を用いてバルクや２次元系には無いユニークな機能を開拓することを目的としている。これまで市販のTMDC-NTを用いて物性研究を行ってきたが、市販試料には構造の不均一性の問題があり、特に大直径の試料の存在により、１次元化による機能向上は見出されていない。平成３０年度は、本研究の最重要課題であるTMDC-NTの１次元性の向上、さらには得られた試料の機能開拓を目標とし、以下の研究を行った。
まず、前年度開発したTMDC-NTの１つである二硫化タングステンナノチューブ（WS2-NT）の合成法の最適化を行った。硫黄供給を昇温後に固定し、構造変化を伴わない800度以下で硫化することによって、これまで問題となっていた試料のばらつきや構造変化を抑え、均一な試料の合成に成功した。平均直径20nm、平均層数9の試料が得られ、市販試料（平均直径120nm、平均層数30以上）に比べて、試料構造の大幅な低次元化に成功している。また、本手法を適用し、二セレン化タングステンナノチューブ（WSe2-NT）等、他のTMDC-NTの合成も可能であることを初めて見出した。
さらに、トランジスタ構造により得られた試料の電気伝導特性を評価した。オンオフ比３桁以上の明確なトランジスタ動作を観測した。市販試料とは異なり、キャリアとしてホールのみが伝導するP型駆動を示した。この要因の一つとして、ナノチューブ内部空間に存在する酸化物の影響が挙げられる。合成試料では、市販試料と比べて層数が少ないため、ナノチューブ外壁の伝導層がナノチューブ内部の影響を強く受けると考えられ、今後内部空間を用いたキャリアドーピング等への展開が期待される。
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