Growth of one-dimensional atomic layer semiconductor and its optoelectronic properties

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14497
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Suzuki Hiroo 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (20880553)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 原子層半導体 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / ナノリボン / ナノワイヤ / 化学気相成長 / 自己制限成長 / フォトルミネッセンス / 電界効果トランジスタ

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to synthesize one-dimensional transition metal dichalcogenides in high yield and to elucidate their optoelectronic properties. Crystal structure analysis revealed that monolayer WS2 nanoribbons were grown on tungsten oxide nanowires. The monolayer selective growth mechanism is explained by the model of "self-limiting growth". A particle formation process improved the growth yield. We found Edge effects and one-dimensional characteristics in the luminescence properties of monolayer WS2 nanoribbons. Nanoribbons were isolated from nanowires by mechanical exfoliation. The crystal structure, luminescence properties, and electrical properties of the isolated WS2 nanoribbons were investigated.

Free Research Field

ナノ材料合成

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

TMDCナノリボンの合成は国内外で未だ報告例が少ない．特に，単層を選択的に合成できる手法は限られている．本研究では，発光特性とFET特性を持ち合わせるWS2ナノリボンの合成に世界で初めて成功した．本成果により今後，TMDCナノリボンを用いたナノスケールデバイス応用などへの展開が期待される．また，TMDCナノリボンを合成可能になったことで，二次元半導体のナノ構造の物性が開拓できる．酸化物ナノワイヤをテンプレートとしTMDCナノリボンを合成する本手法は，ナノリボン物質を合成するための新しいアプローチとして他材料系にも波状していくことが期待される．