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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Materials design of two-dimensional octet AB compounds by bond engineering

Research Project

Project/Area Number 20K05324
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

秋山 亨  三重大学, 工学研究科, 准教授 (40362363)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords原子層物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / ヤヌス型原子層 / 混晶
Outline of Annual Research Achievements

昨年度に行ったAB型二元系材料におけるヤヌス型(表面と裏面とで構成元素が異なる構造での)原子層の形成可能性に加えて、遷移金属ダイカルコゲナイドを対象とした検討を行った。XYZ型(Xは遷移金属、YおよびZはカルコゲン)擬二元系での遷移金属ダイカルコゲナイドに対して、材料として9種類(X=Mo, Cr, WおよびYZ=SSe, SeTe, STe)を採用してヤヌス型の原子配置をとる原子層および混晶(YおよびZの元素が格子位置にランダムに配置したもの)に対する凝集エネルギー計算を実行した。全ての材料において、混晶での凝集エネルギーがヤヌス型の原子層のそれに比べ低くなり、混晶が安定な原子配置であることが示された。しかしながら、そのエネルギー差はMoSSe、WSSe、CrSSeにおいて小さいことから、作製条件によってはヤヌス型原子層が形成可能であると考えられる。実際にMoSSeにおいては実験的にその作製が報告されており、MoSSeに加えてWSSeおよびCrSSeにおいてもヤヌス型の原子配置を取り得ることが示唆された。これらのヤヌス型原子層の安定性はXYZを構成する際のXY2とXZ2との格子不整合度に起因しており、格子不整合度の小さい材料系においてヤヌス型原子層の作製が可能であることが示された。さらに、MoSSe、WSSeおよびCrSSeのバンドギャップの計算値はそれぞれ1.1, 0.94および1.2eVとなり、XYZ型でのヤヌス型原子層のバンドギャップはXY2およびXZ2原子層のバンドギャップを補間する値をとり得ることを見出した。

  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Epitaxial Junction of Inversion Symmetry Breaking AlN and Centrosymmetric NbN: A Polarity Control of Wide-Bandgap AlN2023

    • Author(s)
      Kobayashi Atsushi、Kihira Shunya、Akiyama Toru、Kawamura Takahiro、Maeda Takuya、Ueno Kohei、Fujioka Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Applied Electronic Materials

      Volume: 5 Pages: 240-246

    • DOI

      10.1021/acsaelm.2c01288

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of lattice constraint on structural stability and miscibility of (AlxGa1-x)2O3 films: a first-principles study2023

    • Author(s)
      Fujita Shuri、Akiyama Toru、Kawamura Takahiro、Ito Tomonori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Pages: SC1031~SC1031

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acae5f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bandgap Change in Short‐Period InN/AlN Superlattices Induced by Lattice Strain2023

    • Author(s)
      Kawamura Takahiro、Basaki Kouhei、Korei Akito、Akiyama Toru、Kangawa Yoshihiro
    • Journal Title

      physica status solidi (b)

      Volume: 260 Pages: 2200549~2200549

    • DOI

      10.1002/pssb.202200549

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Role of charged oxygen vacancies and substrate lattice constraint on structural stability of Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> polymorphs2023

    • Author(s)
      Akiyama Toru、Kawamura Takahiro、Ito Tomonori
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 16 Pages: 015508~015508

    • DOI

      10.35848/1882-0786/acb12e

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study for self-limiting growth of GaN layers on AlN(0001) surface2023

    • Author(s)
      Sokudo Haruka、Akiyama Toru、Ito Tomonori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Pages: SC1014~SC1014

    • DOI

      10.35848/1347-4065/aca810

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of oxygen-related defects on the electronic structure of GaN2022

    • Author(s)
      Ohata Satoshi、Kawamura Takahiro、Akiyama Toru、Usami Shigeyoshi、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke、Sumi Tomoaki、Takino Junichi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Pages: 061004~061004

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac6645

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structures and stability of GaN/Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> interfaces: a first-principles study2022

    • Author(s)
      Hishiki Fumiaki、Akiyama Toru、Kawamura Takahiro、Ito Tomonori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Pages: 065501~065501

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5e90

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reaction of nitrous oxide and ammonia molecules at 4H-SiC/SiO<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.svg"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math> interface: An ab initio study2022

    • Author(s)
      Akiyama Toru、Shimizu Tsunashi、Ito Tomonori、Kageshima Hiroyuki、Shiraishi Kenji
    • Journal Title

      Surface Science

      Volume: 723 Pages: 122102~122102

    • DOI

      10.1016/j.susc.2022.122102

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An ab initio-based approach for the formation of pyramidal inversion domain boundaries in highly Mg-doped GaN2022

    • Author(s)
      Niki Katsuhide、Akiyama Toru、Ito Tomonori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Pages: 055503~055503

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5dab

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AlNに格子整合する六方晶Nb2N超伝導体のエピタキシャル成長2023

    • Author(s)
      小林篤, 紀平俊矢, 武田崇仁, 小林正起, 秋山亨, 河村貴宏, 原田尚之, 上野耕平, 藤岡洋
    • Organizer
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キンクおよびステップを含むAlN(0001)表面の構造安定性および吸着・脱離の挙動に関する理論的検討2023

    • Author(s)
      秋山亨, 河村貴宏, 伊藤智徳
    • Organizer
      2023年第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 4H-SiC/SiO2界面におけるバンド配列の面方位依存性に関する理論検討2023

    • Author(s)
      松田隼, 秋山亨, 畠山哲夫, 白石賢二, 中山隆史
    • Organizer
      2023年第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] α-Ga2O3/Al2O3超格子のバンド構造解析2023

    • Author(s)
      河村貴宏, 伊藤智徳, 秋山亨
    • Organizer
      2023年第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] First-principles study for self-limiting growth of GaN layers on AlN(0001) surface2022

    • Author(s)
      Haruka Sokudo, Toru Akiyama, and Tomonori Ito
    • Organizer
      2022 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of lattice constraint on structural stability and miscibility of (AlxGa1-x)2O3 films: A first-principles study2022

    • Author(s)
      Shuri Fujita, Toru Akiyama, Takahiro Kawamura, and Tomonori Ito
    • Organizer
      2022 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural change of Ga2O3 induced by charged oxygen vacancies: a first-principles study2022

    • Author(s)
      Toru Akiyama, Takahiro Kawamura, Tomonori Ito
    • Organizer
      The 4th International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of biaxial strain on bandgaps of β-Ga2O32022

    • Author(s)
      Takahiro Kawamura, Toru Akiyama
    • Organizer
      The 4th International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2軸歪みによるβ-Ga2O3のバンドギャップ変化2022

    • Author(s)
      河村貴宏, 秋山亨
    • Organizer
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Ga2O3の構造安定性に対する酸素空孔の影響に関する理論的検討2022

    • Author(s)
      秋山亨, 河村貴宏, 伊藤智徳
    • Organizer
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] キンクおよびステップを含むAlN(0001)表面の構造安定性に関する理論的検討2022

    • Author(s)
      秋山亨, 河村貴宏, 伊藤智徳
    • Organizer
      第51回結晶成長国内会議

URL: 

Published: 2023-12-25  

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