2022 Fiscal Year Annual Research Report
溶液プロセスによる原子層物質のトポロジカル状態発現と巨視的制御
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20H02574
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桐谷 乃輔 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80568030)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子層半導体 / 溶液プロセス / 分子接合処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子層物質は潜在的にトポロジカル相を発現と期待がなされているが、相を発現・制御することは容易ではない。本研究では、原子層物質の一つである遷移金属カルコゲナイド群(TMDC) に着目し、相の制御に向けた研究を遂行した。
TMDC結晶は一般に半導体特性(1Hや2H相)を示し、トポロジカル相ではない。既往研究において、1T'相と呼ばれる相状態を実現できれば、トポロジカル絶縁体相を示すことが知られている。しかし、制御に向けた方法論は乏しい。本研究では、ポストシンセシス手法として、分子処理の開拓を進めている。現時点において、TMDCの電子状態を強く変調させる手法として、分子処理の高い有効性を得ている。
本年度は、①従来法と比べて、高濃度電子注入をおこす分子処理法を開拓するとともに、②分子種を拡張して、電子状態を制御するための新たな方法論を見出した。
①トポロジカル相の発現には、電子状態を強く変化させる必要がある。そこで、新たに電子濃度を高める手法として、分子接合時の分子環境を考慮した。結果として、従来法において縮退した電子濃度を示していたMoS2において、さらに数倍の高濃度電子状態を実現することを可能とした。現時点では、トポロジカル絶縁体相への転移を明確には確認していないものの、状態変化を起こすための重要な視点を得たと考えている。
②（①の実験を含めた）低温度実験において、コンタクト抵抗の改善は非常に重要である。そのための分子種を見出しつつある。分子接合処理において、従来法では厚く堆積してしまう。一方で、見出したアミド系分子種においては、選択的にTMDC表面と相互作用を示すことがわかった。結果として、「厚く堆積しない」分子処理法を見出した。このことは、大きな障壁となっていた電極抵抗に関する問題へのアプロートとして有効であると期待される。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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