2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01832
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
宮田 耕充 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (80547555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 崢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (80333904)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 原子層物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 原子細線 / 二次元物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は、2018度と同じく有機金属原料を用いた化学気相成長(MOCVD)装置を利用した遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)からなる原子細線の合成の条件検討と、走査透過型電子顕微鏡観察(STEM)による構造評価を中心に進めてきた。主に、原子細線の成長時間と成長前後のガス置換時間の最適化を進め、より幅が細く、かつ混晶化の少ない（界面の急峻な）原子細線の形成を目指してきた。2018年度は10nm幅の細線を成長できたが、2019年度は最細で3nm幅程度の一次元的な構造を持つ単層の遷移金TMDCの合成に成功してきた。さらに、原子細線の成長前後のガス置換の時間を増やすことで、混晶化を抑制できることが電子顕微鏡観察より確認された。一方で、時間をさらに増やすと起点となるTMDC結晶が損傷していくという課題も見つかった。この課題解決のために、二段階目のTMDCの成長温度や損傷の原因と考えられる補助剤（アルカリ金属化合物）の効果についての検討も今後必要となっている。また、合成実験を効率よく行うために、新たに配管経路を改良した合成装置を導入し、その立ち上げを進めてきた。原子細線の幅の制御に関しては目途がつきつつあり、今後はその物性研究を目指した細線の長尺化にも取り組んでいく。
MOCVDを利用したTMDC原子細線の合成に関する研究成果の一部は、論文としてACS Nano誌に掲載され、論文発表について大学HPにおいてプレスリリースを行った。また、成果が海外サイトのEurekAlertにて紹介された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
化学気相成長における原子細線の成長に関して、順調に実験が進んでいる。2018年度からの成長条件の改善により、10nmよりもさらに細い3nmの幅の原子細線の成長まで実証してきた。また、界面の急峻性や合金化の抑制についても進展が見られた。合成と構造評価を通じた研究チーム内の共同研究も順調に進んでいる。以上より、計画はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、2018年度と同じく合成条件を改善し原子細線の高品質化と原子細線の物性評価を進める。物性評価のためには、マイクロメートル程度の長尺な細線の合成が望まれている。この長尺化に向け、最初に成長させる結晶の大面積化を中心に進めていく。作製した試料は、これまでと同様に電子顕微鏡や走査プローブ顕微鏡の専門家との共同研究も行う。また、作製した細線の電子構造や励起子の閉じ込め効果などの実証を目指し、顕微発光分光を中心とした物性評価を引き続き進めていく。
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