2016 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic properties of nanoscale interfaces consisting of nanocarbon materials and inorganic semiconductors
| Project/Area Number |
25246010
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 貴博 東京理科大学, 工学部教養, 准教授 (30408695)
松田 一成 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (40311435)
西永 慈郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2017-03-31
|
| Keywords | ナノ界面物性 / ナノ炭素物質 / 半導体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年、低次元/ナノスケール物質からなる複合構造体の構築と、そのデバイス応用が注目されている。そこでは、構成物質自身の次元性とサイズの織り成す物性現象に加えて、構成物質間に存在する低次元ナノスケール界面の物性解明が必要不可欠である。本研究では、ナノカーボン物質と無機半導体によって形成されるナノスケール・低次元界面に対し、理論と実験の両側面から、低次元ナノ界面基礎物性の探索と解明を行い、その結果を基に低次元ナノスケール界面科学の基盤の構築を行う。
本年度は、六方晶窒化ホウ素(h-BN)は窒素とホウ素からなる２次元の原子層物質で、そのトポロジーがグラフェンのそれとほぼ一致していることから、グラフェンとの面内のヘテロ構造構築の点で興味が持たれている。また、当該物質はワイドギャップの半導体であることから、２次元絶縁体としても注目を集めている。ここでは、h-BN中に三角形型のグラフェンフレーク（フェナレニル分子）からなるヘテロ構造の電子状態の解明を行った。特に、グラフェンフレークが不対電子によるS=1/2のスピンを有することから、h-BNに埋め込まれたグレフェンフレークのスピン物性の解明を行った。計算から、h-BNに埋め込まれたグラフェンフレーク間のスピン-スピン相互作用は反強磁性的で、相互作用の大きさは、フレーク間距離が0.5nmで25meVで最大となり、フレーク間の増加に伴い速やかに減少し、1nmを越えると厳密にゼロとなることを明らかにした。また、分極したスピンの分布は境界を形成する原子種、すなわちB/C境界、N/C境界に依存して、境界における異種原子のπ軌道の混成により、異なる振る舞いを示すことが明らかになった。この結果は、h-BN中のグラフェン断片は量子ドットとして振舞うことを示したものである。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
