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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Understanding the crystallization mechanism of amorphous van der Waals layered materials

Research Project

Project/Area Number 19H02619
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

Fons Paul  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90357880)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 牧野 孝太郎  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, 主任研究員 (30727764)
長谷 宗明  筑波大学, 数理物質系, 教授 (40354211)
齊藤 雄太  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, 主任研究員 (50738052)
須藤 祐司  東北大学, 工学研究科, 教授 (80375196)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords層状カルコゲナイド / テルライド / 遷移金属ダイカルコゲナイド / スパッタリング法 / 結晶化
Outline of Annual Research Achievements

層状物質であるSb2Te3と強磁性体CoFeBの積層薄膜のスピンポンピング挙動に及ぼす結晶性の影響を調査し、原子配列が無秩序なアモルファス相に比べて、規則正しく配向させた結晶相においてスピン注入の高効率化を実現、論文を発表した。
層状物質のCr2Ge2Te6のアモルファス薄膜における低抵抗化の原因を調査する目的で、X線吸収分光法や、硬X線光電子分光法などによって局所構造や電子構造を調査委した。その結果、アモルファス相中に存在するCr原子の集合体(クラスター)の存在が電気抵抗に影響を与えていることを明らかにし論文発表した。
チェコの大学との国際共同研究を実施し、層状MoS2薄膜のアモルファス-結晶転移挙動の解明に関する論文や、アモルファス初期組成が結晶膜の品質に及ぼす影響等も調査するなど複数の論文を発表した。また、成膜法による膜質の違いなどに関する研究も共同で行い、現在投稿中である。
層状MoTe2薄膜については、アモルファスから準安定的な結晶相の形成を経て、構造変化が進む様子について、X線吸収法、X線回折法などによって詳細に調査した。現在は論文を提出し、査読中である。また、同じく層状MoTe2の単結晶において、コヒーレントフォノン分光法による超高速現象についても調査し、電子-フォノン相互作用による格子ダイナミクスについての論文も投稿、現在査読中である。
さらに今年度は、本研究の集大成とも言える層状カルコゲナイド薄膜の高配向スパッタ成膜に関するレビュー論文を執筆し、世界的な半導体製造における材料科学を扱う国際誌に発表した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Herzen State Pedagogical University(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      Herzen State Pedagogical University
  • [Int'l Joint Research] University of Pardubice(チェコ)

    • Country Name
      CZECH
    • Counterpart Institution
      University of Pardubice
  • [Int'l Joint Research] Hanyang University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Hanyang University
  • [Journal Article] Improved Ordering of Quasi-Two-Dimensional MoS2 via an Amorphous-to-Crystal Transition Initiated from Amorphous Sulfur-Rich MoS2+x2022

    • Author(s)
      Krbal Milos、Prokop Vit、Prikryl Jan、Pereira Jhonatan Rodriguez、Pis Igor、Kolobov Alexander V.、Fons Paul J.、Saito Yuta、Hatayama Shogo、Sutou Yuji
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.1c01504

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Photo‐induced Tellurium segregation in MoTe22022

    • Author(s)
      Fukuda Takumi、Kaburauchi Ryota、Saito Yuta、Makino Kotaro、Fons Paul、Ueno Keiji、Hase Muneaki
    • Journal Title

      physica status solidi Rapid Research Letters

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1002/pssr.202100633

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amorphous-to-Crystal Transition in Quasi-Two-Dimensional MoS2: Implications for 2D Electronic Devices2021

    • Author(s)
      Krbal Milos、Prokop Vit、Kononov Alexey A.、Pereira Jhonatan Rodriguez、Mistrik Jan、Kolobov Alexander V.、Fons Paul J.、Saito Yuta、Hatayama Shogo、Shuang Yi、Sutou Yuji、Rozhkov Stepan A.、Stellhorn Jens R.、Hayakawa Shinjiro、Pis Igor、Bondino Federica
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 4 Pages: 8834~8844

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c01504

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Understanding the low resistivity of the amorphous phase of Cr2Ge2Te6 phase-change material: Experimental evidence for the key role of Cr clusters2021

    • Author(s)
      Hatayama Shogo、Kobayashi Keisuke、Saito Yuta、Fons Paul、Shuang Yi、Mori Shunsuke、Kolobov Alexander V.、Sutou Yuji
    • Journal Title

      Physical Review Materials

      Volume: 5 Pages: 085601-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.085601

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recent developments concerning the sputter growth of chalcogenide-based layered phase-change materials2021

    • Author(s)
      Saito Yuta、Morota Misako、Makino Kotaro、Tominaga Junji、Kolobov Alexander V.、Fons Paul
    • Journal Title

      Materials Science in Semiconductor Processing

      Volume: 135 Pages: 106079-1~14

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2021.106079

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhancement of Spin Pumping from CoFeB to Sb2Te3 Layers by Crystal Orientation Control2021

    • Author(s)
      Morota Misako、Saito Yuta、Uchida Noriyuki
    • Journal Title

      physica status solidi Rapid Research Letters

      Volume: 15 Pages: 2100247-1~7

    • DOI

      10.1002/pssr.202100247

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Low resistance-drift characteristics in Cr2Ge2Te6-based phase change memory devices with a high-resistance crystalline phase2021

    • Author(s)
      Hatayama Shogo、Song Yun-Heub、Sutou Yuji
    • Journal Title

      Materials Science in Semiconductor Processing

      Volume: 133 Pages: 105961-1~6

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2021.105961

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 配向制御したカルコゲナイド相変化材料薄膜2022

    • Author(s)
      齊藤雄太
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Cr2Ge2Te6アモルファス薄膜の結晶化に伴う局所構造変化2022

    • Author(s)
      齊藤雄太
    • Organizer
      2022年春期(第170回)日本金属学会講演大会
  • [Presentation] スパッタ法で作製したアモルファスMoTe2薄膜の結晶化挙動2021

    • Author(s)
      齊藤雄太
    • Organizer
      2021年秋期(第169回)日本金属学会講演大会
  • [Presentation] 層状カルコゲナイドにおける化学結合の次元変化を伴う結晶化2021

    • Author(s)
      齊藤雄太
    • Organizer
      2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 2H-MoTe2の長寿命コヒーレントフォノン周期駆動下における非平衡定常状態2021

    • Author(s)
      福田拓未、牧野孝太郎、齊藤雄太、Paul Fons、Alexander V. Kolobov、安藤淳、 森拓哉、石川良、上野啓司、Jessica Afalla、長谷宗明
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] Mapping structural phases of MoTe2 sputtered films by micro coherent phonon spectroscopy2021

    • Author(s)
      Ryota Kaburauchi, Takumi Fukuda, Takuto Ichikawa, Yuta Saito, Kotaro Makino, Paul Fons, and Muneaki Hase
    • Organizer
      European Phase Change and Ovonic Symposium 2021 (EPCOS2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photo-induced Tellurium segregation in MoTe22021

    • Author(s)
      Takumi Fukuda, Ryota Kaburauchi, Yuta Saito, Kotaro Makino, Paul Fons, Keiji Ueno, and Muneaki Hase
    • Organizer
      European Phase Change and Ovonic Symposium 2021 (EPCOS2021)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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