2017 Fiscal Year Annual Research Report
計算科学による原子層物質の新物性デザインとデバイス設計指針の提示
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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16H00898
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 原子層物質 / グラフェン / 六方晶窒化硼素 / 電子状態 / エネルギー論 / 電界効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子論に立脚した計算物質科学の手法を用いて、各種原子層物質ならびに原子層物質と異種物質とからなる複合系の基礎 物性の解明を行い、そこで得られた知見を基盤として、各種産業応用に資する原子層物質とデバイス構造の探索をおこなった。まず、構造的な不完全性を有するグラフェンや異種物質との複合構造を形成したグラフェンFETの電界蓄積現象の解明を行った。その結果、欠陥や異種物質の種類や電極に対する配置が電界によるグラフェンへの電界蓄積に強く影響を及ぼすことを示し、グラフェンFETのデバイス構造の提示を行った。h－BNリボン端に生じる極性が、リボンに沿った一軸性の伸縮歪みに依存し変調し、最大で極性の反転が起こることを明らかにした。同時に、端の水素原子の脱着によっても同様のリボン端における極性反転現象が発現することを明らかにした。この結果は、h-BNからなるナノ構造体が、歪みや原子吸着によりその電気的特性を変化させ、各種ナノデバイスの電界効果現象制御を促す材料となることを示したものである。グラフェンの端についても、強電界印加下における電界誘起電子放出現象の基礎的知見を得た。すなわち、グラフェン端からの電界電子放出は、端の形状や終端官能基種に強く依存することを示し、グラフェンを用いた高効率電界電子放出源の端構造の提示を行った。層間方向のファンデルワールスヘテロ構造として、グラフェンとC60分子膜からなるヘテロ系の構造と電子物性の解明を行った。その結果、C60とグラフェンの相互作用と再安定距離が歪みに強く依存すること、5%の伸縮歪み下において、グラフェンからC60への電荷移動が生じることを明らかにした。新しい２次元物質系として、立体構造を有する炭化水素原子と平面炭化水素分子を組み合わせた２次元共有結合ネットワークの理論設計を行い、特異な電子物性の発現が期待できることを示した。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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