2013 Fiscal Year Annual Research Report
高品位六方晶窒化ホウ素単結晶の創製と新たな機能発現
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23246116
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80354413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 賢司 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (20343840)
山田 貴壽 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30306500)
宮川 仁 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (40552667)
中山 敦子 新潟大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (50399383)
川村 史朗 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80448092)
大場 史康 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90378795)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 六方晶窒化ホウ素 / 高圧合成 / 遠紫外線発光 / グラフェンデバイス用基板 |
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| Research Abstract |
本研究は、高品位六方晶窒化ホウ素(hBN)単結晶の創製と新たな機能発現として、(1)遠紫外線発光特性の高効率化、(2)半導体特性、(3)グラフェン用基板特性の制御を目的としている。これを実現するためには、高品質・大型のhBN単結晶創製と共に、不純物の添加・制御手法を確立することが必要である。そこで、本研究は既存の高純度hBN単結晶の合成技術を更にもう一段進め、更なる高純度化と、より大型の結晶作成のための(1)合成プロセスの高度化、制御された不純物の添加による(2)ドーピング技術の開発、得られた高純度結晶と不純物を添加した結晶の特性評価による新たな(3)機能発現と制御、の3要素により構成される。
H25年度の主たる研究概要を以下に示す。
・高品位単結晶合成と評価 新たに導入した10気圧までの高窒素ガス圧炉により、辺長4mm程度の多結晶hBNを合成した。これまでNi-Mo-Cr合金系溶媒を用いていたが、5万気圧領域で用いていたBa系溶媒も新たに適用し、10気圧領域での溶媒効果を検証した。その結果、粒子径数百μm程度ではあるが、遠紫外線発光挙動を呈する良質hBN単結晶が得られた。遠紫外線発光用hBN蛍光体粒子の作製プロセスとして有望である。
・グラフェン基板材料としての応用の観点では、引き続き各国の連携研究機関に高圧合成で得たhBN単結晶を提供し、hBN-グラフェン積層構造による新規デバイスに加え、MoS2系等の新たな2次元電子系デバイス用基板、絶縁膜としての有用性を検証した。
・新たな試みとして、高圧合成したhBN単結晶を10万気圧、室温～800℃程度で処理することにより無拡散型の転移によるウルツ鉱型BN結晶を合成し、そのバンド端発光特性等を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Massive Dirac Fermions and Hofstadter Butterfly in a van der Waals Heterostructure2013
Author(s)
B.Hunt, J.D.Sanchez-Yamagishi, A.F.Young, M.Yankowitz, B.J.LeRoy, K.Watanabe, T.Taniguchi, P.Moon, M.Koshino, P.Jarillo-Herrero, and R.C.Ashoori
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Journal Title
Science
Volume: 340
Pages: 1427-1430
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Epitaxial growth of single-domain graphene on hexagonal boron nitride2013
Author(s)
W. Yang, G. Chen, Z. Shi, C.-C. Liu, L. Zhang, G. Xie, M. Cheng, D. Wang, R. Yang, D. Shi, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Yao, Y. Zhang, and G. Zhang
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Journal Title
Nat. Mater
Volume: 12
Pages: 792-797
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hofstadter’s butterfly and the fractal quantum Hall effect in moire superlattices2013
Author(s)
C. R. Dean, L. Wang, P. Maher, C. Forsythe, F. Ghahari, Y. Gao, J. Katoch, M. Ishigami, P. Moon, M. Koshino, T. Taniguchi, K. Watanabe, K. L. Shepard, J. Hone, and P. Kim
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Journal Title
Nature
Volume: 497
Pages: 598-602
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Atomic Structure of Luminescent Centers in High-Efficiency Ce-doped w-AlN Single Crystal2013
Author(s)
R. Ishikawa, A. R. Lupini, F. Oba, S. D. Findlay, N. Shibata, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Hayashi, T. Sakai, I. Tanaka, Y. Ikuhara, and S. J. Pennycook
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Journal Title
SCIENTIFIC REPORTS
Volume: 4
Pages: 3778
DOI
Peer Reviewed
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