• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2020 Fiscal Year Annual Research Report

Innovation of material science through wafer-scale synthesis of hexagonal boron nitride

Research Project

Project/Area Number 19K22113
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

吾郷 浩樹  九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10356355)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Keywords六方晶窒化ホウ素 / CVD法 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / グラフェン / 触媒・化学プロセス / 結晶成長
Outline of Annual Research Achievements

近年、二次元物質が大きな注目を集めているが、構成する原子が表面に露出していることから、基板表面やガス吸着などの影響を強く受け、理論通りの優れた物性を実際に得るのは困難である。これらの影響を排除して、二次元物質がもつポテンシャルを引き出すことができる材料が六方晶窒化ホウ素(h-BN)である。例えば、グラフェンとSiO2基板の界面に多層h-BNを挿入することでグラフェントランジスタの移動度を3-5倍に向上できる。しかし、これまでの研究では単結晶のh-BN粉末からの剥離片(大きさ10ミクロン程度)が使われており、今後の二次元物質の科学と応用の発展に向けて、大面積の多層h-BNの合成法の実現が強く求められている。本研究では、高い結晶性と均一な厚みを有する多層h-BNの合成法を確立し、その優位性をグラフェントランジスタで実証することを目指した。
初年度は、ボラジン分子を原料として、スピネル基板やMgO基板の上に堆積したFe-Ni合金薄膜を用いて、均一性の高い多層h-BNの合成の可能性を見出すことに成功した。多層h-BNを使うことでMoS2の蛍光を非常に強くすることができ、かつSiO2由来のトリオン発光を抑制できることも確認した。2020年度は、より大面積に入手可能なサファイア基板を用いて多層h-BNの合成を行った。興味深いことに、対称性の低いr面のサファイア基板が効果的であることを見出した。金属の結晶面の解析を通じて、ダイナミックな触媒の結晶性の変化が多層h-BN成長と密接にかかわっていることを明らかにした。また、グラフェンのラマン2Dバンドの先鋭化も観察するとともに、部分的ではあるものの優れたデバイス特性も得られた。以上のように、本研究を通じて、CVD法で得られる大面積のh-BNの可能性を大きく広げ、今後につながる成果を得ることができた。

  • Research Products

    (24 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] UNIST/POSTECH(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      UNIST/POSTECH
  • [Int'l Joint Research] Los Alamos National Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Los Alamos National Laboratory
  • [Int'l Joint Research] Leibniz Institute of Surface Engineering(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Leibniz Institute of Surface Engineering
  • [Journal Article] Stacking Orientation-Dependent Photoluminescence Pathways in Artificially Stacked Bilayer WS2 Nanosheets Grown by Chemical Vapor Deposition: Implications for Spintronics and Valleytronics2021

    • Author(s)
      Ji Hyun Goo、Solis-Fernandez Pablo、Erklic Ufuk、Ago Hiroki
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c00192

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scanning Moire Fringe Method: A Superior Approach to Perceive Defects, Interfaces, and Distortion in 2D Materials2020

    • Author(s)
      Lin Yung-Chang、Ji Hyun Goo、Chang Li-Jen、Chang Yao-Pang、Liu Zheng、Lee Gun-Do、Chiu Po-Wen、Ago Hiroki、Suenaga Kazu
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 14 Pages: 6034~6042

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c01729

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Nanoscale Bubble Dynamics Induced by Damage of Graphene Liquid Cells2020

    • Author(s)
      Hirokawa Sota、Teshima Hideaki、Solis-Fernandez Pablo、Ago Hiroki、Tomo Yoko、Li Qin-Yi、Takahashi Koji
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Pages: 11180~11185

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c01207

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Isothermal Growth and Stacking Evolution in Highly Uniform Bernal-Stacked Bilayer Graphene2020

    • Author(s)
      Solis-Fernandez Pablo、Terao Yuri、Kawahara Kenji、Nishiyama Wataru、Uwanno Teerayut、Lin Yung-Chang、Yamamoto Keisuke、Nakashima Hiroshi、Nagashio Kosuke、Hibino Hiroki、Suenaga Kazu、Ago Hiroki
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 14 Pages: 6834~6844

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c00645

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] One-step vapour phase growth of two-dimensional formamidinium-based perovskite and its hot carrier dynamics2020

    • Author(s)
      Erklic Ufuk、Ji Hyun Goo、Nishibori Eiji、Ago Hiroki
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Pages: 21512~21519

    • DOI

      10.1039/D0CP02652B

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical Vapor Deposition Growth of Uniform Multilayer Hexagonal Boron Nitride Driven by Structural Transformation of a Metal Thin Film2020

    • Author(s)
      Uchida Yuki、Kawahara Kenji、Fukamachi Satoru、Ago Hiroki
    • Journal Title

      ACS Applied Electronic Materials

      Volume: 2 Pages: 3270~3278

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Type-I Heterostructure and Improved Phase Stability of Formamidinium Lead Iodide Perovskite Grown on WS22020

    • Author(s)
      Ufuk Erklic、Hiroki Ago
    • Journal Title

      Evergreen

      Volume: 7 Pages: 323~328

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic States of Electrochemically Doped Single-Layer Graphene Probed through Fano Resonance Effects in Raman Scattering2020

    • Author(s)
      Inukai Daiki、Koyama Takeshi、Kawahara Kenji、Ago Hiroki、Kishida Hideo
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Pages: 26428~26433

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c06566

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High flux and adsorption based non-functionalized hexagonal boron nitride lamellar membrane for ultrafast water purification2020

    • Author(s)
      Das Rasel、Solis-Fernandez Pablo、Breite Daniel、Prager Andrea、Lotnyk Andriy、Schulze Agnes、Ago Hiroki
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.127721

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] グラフェン超薄膜を用いた高機能汎用型光学素子の開発2021

    • Author(s)
      三石郁之,柏倉一斗, 丹羽由実, 小川ともよ, 田原譲, 北浦良, Pablo Solis-Fernandez, 河原憲治, 吾郷浩樹, 谷口卓郎, 野本憲太郎, 小髙大樹
    • Organizer
      第21回 宇宙科学シンポジウム
  • [Presentation] グラフェンとh-BNのCVD成長から広がる二次元物質研究2021

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] h-BNナノ空間内での二次元ペロブスカイトの合成2021

    • Author(s)
      渡邉翔太, Ufuk Erklic, Pablo Solis-Fernandez,吾郷浩樹
    • Organizer
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Syntheses and growth mechanisms of 2D materials2020

    • Author(s)
      H. Ago
    • Organizer
      A3 Foresight Program (The 5th International Workshop on 2D Materials)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synthesis of high-quality 2D materials for electronic applications2020

    • Author(s)
      H. Ago
    • Organizer
      2020 VLSI-TSA (VLSI: Technology, Systems and Applications)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] グラフェンの合成・物性・応用、そして二次元物質への広がり2020

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      炭素材料学会基礎講習会
    • Invited
  • [Presentation] Highly Controlled CVD Synthesis of Monolayer and Multilayer h-BN for 2D Materials Applications2020

    • Author(s)
      H. Ago
    • Organizer
      Graphene 2020
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemically tuned p- and n-type WSe2 monolayers with improved carrier mobility for electronic applications2020

    • Author(s)
      H. G. Ji, P. Solis-Fernandez, D. Yoshimura, M. Maruyama, T. Endo, Y. Miyata, S. Okada, H. Ago
    • Organizer
      第59回FNTG総合シンポジウム
  • [Presentation] Isothermal growth and stacking evolution of highly uniform AB-stacked bilayer graphene2020

    • Author(s)
      Y. Terao, K. Kawahara, W. Nishiyama, T. Uwanno, Y.-C. Lin, K. Yamamoto, H. Nakashima, K. Nagashio, H. Hibino, K. Suenaga, H. Ago
    • Organizer
      第59回FNTG総合シンポジウム
  • [Presentation] 究極の表面物質、2次元物質の科学とフロンティア2020

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Organizer
      表面・界面構造セミナー
    • Invited
  • [Book] ポストグラフェン材料の創製と用途開発最前線(遷移金属ダイカルコゲナイドの転写と応用展開)2020

    • Author(s)
      吾郷浩樹
    • Total Pages
      448
    • Publisher
      NTS出版
  • [Remarks] 九州大学グローバルイノベーションセンター(吾郷研究室)

    • URL

      https://www.gic.kyushu-u.ac.jp/ago/

URL: 

Published: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi