2014 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理計算に基づくシリコンナノシートの有機分子修飾による機能化
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24740297
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
森下 徹也 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 主任研究員 (10392672)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノシート / シリセン / シリコン / 第一原理 / 分子動力学 / 有機分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年注目されている2次元ナノ物質であるSiシート（シリセン）、特に有機分子修飾されたSiナノシートの構造と電子物性の解明を実施した。
平成24年度は、deanol基が吸着したSiナノシートを対象とした。deanol基の吸着構造を第一原理分子動力学計算から明らかにし、deanol修飾ナノシートの単層状態における電子状態を解明した。さらにこのナノシートの2次電池電極への適用を実験グループと共同で実施し、電池としての動作確認に成功した。
平成25年度は、金属基板上のpristineなSiシート（シリセン）の構造形成と、層状に積み重なったフェニル基修飾Siナノシートを研究対象とした。シリセンに関しては従来のAg基板だけではなく、Al基板上でも形成できることを明らかにした。フェニル基修飾シートに関しては、シートが重なった場合の層間相互作用を評価し、この系におけるファンデルワールス力の重要性を明らかにした。
平成26年度は、Ag(111)面基板上のシリセンにおける酸素分子の反応過程と、フェノール基修飾されたSiナノシートを扱った。Ag基板上シリセンに対して酸素分子が近づくと、表面のSi原子とすぐに反応し分子解離が生じ、酸素原子がSi-O-Siのブリッジサイトに位置する構造を形成することがわかった。またフェノール基修飾Siシートの安定構造と電子状態を調べ、Siシート数の増加に伴いバンドギャップが減少することを見出した。同様な振る舞いがフェニル基修飾シートでも確認された。
本研究の実施により、有機分子修飾されたナノシートの基礎物性が明らかになり、それを用いたデバイス応用が実現された。Siナノシートの将来のデバイス応用にあたり本研究成果は有用であり、今後の2次元材料の発展に貢献することが期待される。
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[Journal Article] Effects of oxygen adsorption on the surface state of epitaxial silicene on Ag(111)2014
Author(s)
Xun Xu, Jincheng Zhuang, Yi Du, Haifeng Feng, Nian Zhang, Chen Liu, Tao Lei, Jiaou Wang, Michelle Spencer, Tetsuya Morishita, Xiaolin Wang, Shi Xue Dou
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 4
Pages: 07543
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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