Understanding the crystallization mechanism of amorphous van der Waals layered materials

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02619
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Keio University (2020-2021); National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2019)
• 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 Final Research Achievements

In this project, focusing on the structural features of layered chalcogenides, we have elucidated the crystallization mechanism that changes the dimension of chemical bonding from 3D-amorphous to 2D-crystal, measured ultrafast dynamics under laser irradiation, and developed a deposition technique for highly oriented layered chalcogenide thin films by sputtering. Due to the high structural anisotropy in the in-plane and out-of-plane directions, specific behaviors were observed in crystallization and ultrafast phenomena. By understanding these behaviors, we have succeeded in fabricating various highly oriented layered chalcogenide thin films.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、多数の層状カルコゲナイドのアモルファス薄膜の結晶化現象について知見を得ることができた。構造解析や超高速ダイナミクス、高配向成膜といったいくつかの方向性をもって研究を進めてきたが、どの研究についてもその分野における重要な国際誌にて誌上発表することができた。今後物理的な限界を迎えることになるSiエレクトロニクスにおいて、層状物質は究極の微細化を実現できるポテンシャルを秘めており、高い期待が持たれている。本研究で得られた結晶化現象や薄膜形成技術に関する様々な知見は、次世代電子デバイスの実現に大きな貢献をすると考えられる。