Deep ultraviolet light emitting diode using h-BN ultrathin film

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K15443
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 一ノ倉 聖 東京工業大学, 理学院, 助教 (00792566)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 六方晶窒化ホウ素 / ワイドギャップ半導体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では窒素とホウ素の層状物質である立方晶窒化ホウ素(h-BN)に着目する。h-BNは 5.8 eVという非常に大きなバンドギャップを持つ半導体である。このエネルギーは215 nmの深紫外光に対応するため殺菌光源等への応用が考えられるが、発光デバイスの作製に必要なエネルギーバンド操作の方法が確立していない。
そこで、本研究では単原子層h-BNを題材として、有機分子吸着やアルカリ金属インターカレーションによりエネルギーバンド操作を行っている。 昨年度はロジウム薄膜上の単原子層h-BNにセシウムを蒸着することで、2.7eVエネルギーバンドをシフトさせることに成功した。これはセシウムとロジウムの仕事関数差に相当するため、リチウムと同様、セシウムとロジウム基板の間に生じる電気双極子の作るポテンシャルがh-BNのバンドをシフトさせていると考えられる。本年度はアルカリ土塁金属であるカルシウムを用いた。カルシウムは容易に２価の陽イオンとなるため、電気双極子を作るだけでなく、h-BNにキャリアを注入する可能性があると考えた。しかし、実際に蒸着を行うとインターカレーションは起こらないことがわかった。従って、２価金属は容易にはインターカレートしないと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Two-Dimensional Superconductivity of Ca-Intercalated Graphene on SiC: Vital Role of the Interface between Monolayer Graphene and the Substrate (2022)
  • Author(s): Toyama Haruko、Akiyama Ryota、Ichinokura Satoru、Hashizume Mizuki、Iimori Takushi、Endo Yukihiro、Hobara Rei、Matsui Tomohiro、Horii Kentaro、Sato Shunsuke、Hirahara Toru、Komori Fumio、Hasegawa Shuji
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 16 Pages: 3582～3592
  • DOI: 10.1021/acsnano.1c11161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 104502 (2022)
  • Author(s): Si Wen、Tanaka Tomoaki、Ichinokura Satoru、Hirahara Toru
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 105 Pages: 104502
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.104502
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ionic Rectification across Ionic and Mixed Conductor Interfaces (2021)
  • Author(s): Nishio Kazunori、Ichinokura Satoru、Nakanishi Akitaka、Shimizu Koji、Kobayashi Yasutaka、Nakamura Naoto、Imazeki Daisuke、Shimizu Ryota、Hirahara Toru、Watanabe Satoshi、Hitosugi Taro
  • Journal Title: Nano Letters Volume: 21 Pages: 10086～10091
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03872
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Absence of ferromagnetism in MnBi2Te4/Bi2Te3 down to 6 K (2021)
  • Author(s): Fukasawa T.、Kusaka S.、Sumida K.、Hashizume M.、Ichinokura S.、Takeda Y.、Ideta S.、Tanaka K.、Shimizu R.、Hitosugi T.、Hirahara T.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 103 Pages: 205405
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.103.205405
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 磁性トポロジカル絶縁体サンドイッチ構造の電子状態と磁化特性 Ⅱ (2022)
  • Author(s): 福嶋隆司朗, 角田一樹, 竹田幸治, 田中清尚, 石原和宜, 一ノ倉 聖, 平原 徹
  • Organizer: 日本物理学会第77回年次大会
• [Presentation] Substrate-induced Broken C4 Symmetry and Gap Variation in Superconducting Single-layer FeSe/SrTiO3 -√13x√13 (2022)
  • Author(s): W. Si, T. Tanaka, S. Ichinokura, T. Hirahara
  • Organizer: 日本物理学会第77回年次大会
• [Presentation] Caがインターカレートしたグラフェンにおける２重ディラックバンドと層間電子状態 (2022)
  • Author(s): 一ノ倉聖, 德田啓, 福嶋隆司朗, 堀井健太郎, 遠山晴子, 秋山了太, 出田真一郎, 田中清尚, 清水亮太, 一杉太郎, 長谷川修司, 平原徹
  • Organizer: 日本物理学会第77回年次大会
• [Presentation] Intercalation-induced superconductivity in graphene (2021)
  • Author(s): Satoru Ichinokura
  • Organizer: 2nd International Meeting on Thin Film Interfaces, Surfaces and Composite Crystals
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Substrate-induced Broken C4 Symmetry in Superconducting Monolayer FeSe/SrTiO3 - √13x√13 (2021)
  • Author(s): W. Si, T. Tanaka, S. Ichinokura, and T. Hirahara
  • Organizer: 29th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy(ICSPM29)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Van Hove Singularity in Thickness Controlled Li-Intercalated Graphene (2021)
  • Author(s): S. Ichinokura, M. Toyoda, M. Hashizume, K. Horii, S. Kusaka, S. Ideta, K. Tanaka, R. Shimizu, T. Hitosugi, S. Saito, T. Hirahara
  • Organizer: The 9th International Symposium on Surface Science (ISSS-9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 磁性トポロジカル絶縁体サンドウィッチ構造の電子状態と磁化特性 (2021)
  • Author(s): 福嶋 隆司朗, 角田 一樹, 竹田 幸治, 一ノ倉 聖, 平原 徹
  • Organizer: 2021年日本表面真空学会学術講演会
• [Presentation] Nbドープ SrTiO3上の単層 FeSeの電気伝導特性 (2021)
  • Author(s): 出高志朗, 小林俊博, 田中友晃, 一ノ倉聖, 清水亮太, 一杉太郎, 平原徹
  • Organizer: 2021年日本表面真空学会学術講演会
• [Presentation] Liインターカレートしたグラフェンにおける van Hove特異性の層数依存性 (2021)
  • Author(s): 一ノ倉 聖, 豊田 雅之, 橋爪 瑞葵, 堀井 健太郎, 日下 翔太郎, 出田 真一郎, 田中 清尚, 清水 亮太, 一杉 太郎, 斎藤 晋, 平原 徹
  • Organizer: 2021年日本表面真空学会学術講演会
• [Presentation] Local effect of sqrt13xsqrt13 reconstruction on single-layer FeSe/SrTiO3 (2021)
  • Author(s): 司 文, 田中 友晃, 一ノ倉 聖, 平原 徹
  • Organizer: 2021年日本表面真空学会学術講演会
• [Presentation] Liインターカレートした単層および多層グラフェンにおける質量のあるディラックコーン (2021)
  • Author(s): 一ノ倉聖, 豊田雅之, 橋爪瑞葵, 堀井健太郎, 出田真一郎, 田中清尚, 清水亮太, 一杉太郎, 斎藤晋, 平原徹
  • Organizer: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [Presentation] NbドープSrTiO3上の単層FeSeの電気伝導測定 (2021)
  • Author(s): 出高志朗, 小林俊博, 田中友晃, 一ノ倉聖, 清水亮太, 一杉太郎, 平原徹
  • Organizer: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [Presentation] SiC基板上のCaインターカレートグラフェンにおける超伝導 (2021)
  • Author(s): 遠山晴子, 秋山了太, 橋爪瑞葵, 一ノ倉聖, 飯盛拓嗣, 松井朋裕, 堀井健太郎, 佐藤瞬亮, 保原麗, 遠藤由大,福山寛, 平原徹, 小森文夫, 長谷川修司
  • Organizer: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [Presentation] Local Effect of Surface Reconstruction on Superconducting Monolayer FeSe on SrTiO3 √13×√13 (2021)
  • Author(s): SI WEN, TOMOAKI TANAKA, SATORU ICHINOKURA, TORU HIRAHARA
  • Organizer: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [Presentation] Caインターカレート誘起フリースタンディンググラフェンにおける構造と超伝導の相関 (2021)
  • Author(s): 遠山晴子, 秋山了太, 佐藤瞬亮, 遠藤由大, 保原麗, 堀井健太郎, 橋爪瑞葵, 一ノ倉聖, 平原徹, 飯盛拓嗣, 小森文夫, 松井朋裕, 福山寛, 長谷川修司
  • Organizer: 日本表面真空学会 2021年度関東支部講演大会