2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20H02605
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
宮内 雄平 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (10451791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮田 耕充 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (80547555)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 赤外光起電力 / ワイル半金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、カルコゲナイド系層状ワイル半金属の赤外光学応答を明らかにし、非従来型の高効率赤外光電変換学理と最適な大面積試料・素子構造を見出すことを目的として研究を進めている。代表者グループにおいては、前年度に改良した結晶成長法を用いて、これまでよりも大面積の、より光起電力測定に適した薄片試料が得られるようになったワイル半金属試料について、光起電力測定用デバイスを作製し、可視光および赤外光を照射して測定実験を行った。その結果、電流測定系のノイズが大きく十分なS/Nでの測定が難しいことが判明したことから、測定系のノイズ対策を進めた。また、電極の作製方法について、マスクを用いた方法から、フォトリソグラフィーを用いた方法に切り替えることで、より理論的に適した形状の電極を作製可能となった。並行して、新たに合成した磁性トポロジカル半金属結晶について、単結晶X線構造解析の結果と、偏光ラマン分光による結晶格子の振動モードの測定結果の対応をとることで、ラマン分光による簡便な結晶構造同定スキームを確立した。分担者グループにおいては、化学気相成長(CVD)法による大面積・高品質なカルコゲナイド系試料作製技術についての研究を進めた。特に、前年度までに大面積なネットワーク薄膜が形成できることを見出したWTe原子細線に着目し、そのカルコゲン化による構造制御を行った。その結果、WTe原子細線を硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)等のカルコゲン雰囲気で加熱することで、多層のナノリボン状WS2、WSe2、WTe2にそれぞれ変換可能なことを見出した。この反応では、ネットワークの構造自体は変わらないため、容易に大面積化が可能な手法であるといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度に、微小電流測定系のノイズの原因をほぼ特定することができたので、今後、対策を施した測定系で、様々な試料の測定を行う準備が整いつつある。また、大面積試料の合成方法については、当初想定にはなかったナノ細線を用いた優れた新手法が見出されたため、総合的にみて、進捗状況は概ね順調、とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ワイル半金属の赤外光電変換物性計測を中心に研究を進める。最適な電極形状を見出し、様々な波長の赤外光照射のもとで、空間分解光電流励起スペクトルデータ取得を目指す。分担者グループにおいては、昨年度に引き続き、当初想定の手法に加えて、ナノ細線を用いた新たな手法での大面積・高品質な量子物質試料作製技術についての研究をさらに進展させる。さらに、分担者グループで合成した様々な第面積試料について、代表者グループにて赤外光電流測定実験を進め、優れた赤外光電変換物性を有する物質を探索する。
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