高品質単結晶薄膜・界面による金属ハライド X-nics の基盤構築

2022 Fiscal Year Comments on the Screening Results

• Project/Area Number: 22H04958
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section D
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 川崎 雅司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90211862)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 優男 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (50525780)
• Project Period (FY): 2022-04-27 – 2027-03-31

Summary of the Research Project

他の化合物にはない様々な物性（巨大励起子エネルギー・スピン軌道相互作用、優れた光電変換特性）や機能の特徴を有する金属ハライドを対象として、特にMBE法を用いた高品質単結晶薄膜・接合界面を作製する技術の確立により、様々な物性・機能の創出を試み、「ハライドX-nics」なる学術領域へと発展させる研究である。具体的には、量子閉じ込め効果による励起子物性や高移動度二次元キャリアによる量子現象の探求、スピン流発生やスピン軌道トルクによる磁化反転などスピントロニクス機能の検証、強誘電ハライドを活性層とする新型光電変換デバイスの実証などを行う。

Scientific Significance and Expected Research Achievements

金属ハライドは優れた光電子物性を有することから、物性物理から応用まで魅力ある材料系であるが、高い蒸気圧や金属との高い反応性のために一般的な結晶成長が困難であり、また塗布法などによる合成では高品質化が難しかった。本研究では、高品質な結晶成長が可能であるMBE法に着目し、ハライド薄膜のエピタキシャル成長を確立し、ハライド単結晶薄膜ヘテロ界面における諸物性を探索するものである。MBE法を用いた高品質ヘテロ界面の実現により、金属ハライドにおけるユニークな励起子物性、スピン物性、シフト電流光電変換特性などが観察される可能性が高い。また、新原理の太陽電池開発にも期待がかかる。