2021 Fiscal Year Research-status Report
軽元素からなる積層原子膜の電子伝導現象の解明と超高効率電子輸送デバイス設計
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21K04876
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤本 義隆 九州大学, 工学研究院, 特任准教授 (70436244)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 原子膜物質 / グラフェン / h-BN / 第一原理電子輸送計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、軽元素系原子層物質である六方晶窒化ホウ素原子層に着目し、構造安定性や電子状態を調べた。窒化ホウ素原子膜は、グラフェンなどの基盤材料として重要であることは知られているが、ここでは、窒化ホウ素原子膜の基本的な電子物性を明らかにするとともに、電子デバイスで用いる伝導チャネルとして応用すること念頭に研究を展開した。特に、三層系窒化ホウ素に着目して研究を行った。得られた成果は、以下の通りである。（１）三層系窒化ホウ素は、二層系よりも極めて多様な積層構造を持つため、エネルギー的に安定に存在しうる可能性のある10種類の積層について調べた。三層系構造では、一般的に窒化ホウ素バルクで観測されるaa'a積層よりもエネルギー的に安定な5種類の積層構造が存在することが分かった。（２）次に三層系窒化ホウ素の電子構造を調べた。エネルギーバンドギャップは、積層構造の違いに依存して大きく変化する。また、積層構造に依存して直接遷移型や間接遷移型ギャップに変化する。（３）さらに、炭素ドープによる影響を調べた。結果、伝導帯下端と価電子帯上端での広がった電子状態の分布と炭素不純物状態の分布から、電荷輸送層と不純物ドープ層の分離可能な積層構造が、数種類存在することが分かった。以上の結果は、六方晶窒化ホウ素原子層が、極めてエネルギー損失の低い伝導チャネル材料として有用であることを示している。これらの研究成果は、アメリカ物理学会誌Physical Review Materialsに出版された。
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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
原子膜物質h-BN層を用いた低エネルギー損失電子デバイスの安定構造の発見とそのメカニズムを明らかに出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでの得られた結果を基に、更に低損失輸送デバイスに関する新たな構造の探索やそれらの機能を明らかにするための研究を推し進めていく。
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた学会や国際会議などの学術講演会が中止となり、会議参加登録費等の支出が必要なくなったため。
今後の使用計画として、主に研究を遂行するために必要な計算機利用料と研究成果を公表するための経費に割り当てる。
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[Journal Article] Chemical stability of hydrogen boride nanosheets in water2021
Author(s)
Rojas Kurt Irvin M.、Cuong Nguyen Thanh、Nishino Hiroaki、Ishibiki Ryota、Ito Shin-ichi、Miyauchi Masahiro、Fujimoto Yoshitaka、Tominaka Satoshi、Okada Susumu、Hosono Hideo、Arboleda Nelson B.、Kondo Takahiro、Morikawa Yoshitada、Hamada Ikutaro
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Journal Title
Communications Materials
Volume: 2
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Substitutional doping from boron to carbon in hydrogen boride sheets2021
Author(s)
R. Kawamura, R. Ishibiki, Y. Fujimoto, T. Goto, S. Ito, T. Fujita, T. Tokunaga, M. Miyauchi, S. Iimura, A. Yamamoto, D. Umeyama, S. Tominaka, S. Saito, H. Hosono, T. Kondo
Organizer
MRM Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Substitutional doping from boron to carbon in hydrogen boride sheets2021
Author(s)
R. Kawamura, R. Ishibiki, Y. Fujimoto, T. Goto, S. Ito, T. Fujita, T. Tokunaga, M. Miyauchi, S. Iimura, A. Yamamoto, D. Umeyama, S. Tominaka, S. Saito, H. Hosono, T. Kondo
Organizer
The 9th International Symposium on Surface Science
Int'l Joint Research
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