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2017 Fiscal Year Annual Research Report

原子層人工ヘテロ構造における新規光物性と光学応用

Publicly Offered Research

Project AreaScience of Atomic Layer Systems
Project/Area Number 16H00910
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

松田 一成  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (40311435)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords原子層物質 / 人工ヘテロ構造 / 光物性
Outline of Annual Research Achievements

Type-I遷移金属ダイカルコゲナイド・人工ヘテロ構造の光物性)
これまでに報告されている単層遷移金属ダイカルコゲナイド同士のヘテロ構造は、その多くがType-IIと呼ばれるバンドアライメントとなっている。その一方で、価電子帯の最上部と伝導帯の最下部が同じ層に存在するType-Iでは、バンドギャップの広い層(バリア層)によって狭い層(井戸層)に電子とホールが空間的に閉じ込められる。そのため、半導体光デバイスにおいて最も基本的なバンドアラインメントとなっている。しかし、六方格子の対称性を有する単層遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2:M=Mo, W, X=S, Se, Te)ヘテロ構造では、Type-Iバンドアラインメントは報告されておらず、未だ研究が進んでいない。
そこで本年度は、第一原理計算からType-Iバンドアラインメントが予想される、WSe2とMoTe2を積層したWSe2/MoTe2ヘテロ構造を作製し、その光学的性質を詳細に調べた。その結果、WSe2/MoTe2ヘテロ構造においてバリア層となるWSe2層の発光が大きく減少する一方で、MoTe2と同じエネルギー位置にヘテロ構造においても明確な発光が観測された。さらに、WSe2層の層数を増やしたヘテロ構造を作製し発光を測定すると、層数の増加に応じて発光強度が増大する事が観測された。これらは、このヘテロ構造のバンドアラインメントがType-Iであること、さらに、バリア層による吸収が実効的に増大し、光励起キャリアの移動で井戸層MoTe2からの発光強度が増大することを示している。このようにMoTe2とWSe2を積層した系では、Type-Iヘテロ構造に固有なキャリアダイナミクスや発光強度の増大など、特徴的な光学特性を示すことが明らかとなった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] シンガポール国立大学(シンガポール)

    • Country Name
      SINGAPORE
    • Counterpart Institution
      シンガポール国立大学
  • [Int'l Joint Research] アブドラ国王理工大学(アラブ首長国連邦)

    • Country Name
      UNITED ARAB EMIRATES
    • Counterpart Institution
      アブドラ国王理工大学
  • [Journal Article] Carrier Transport and Photoresponse in GeSe/MoS2 Heterojunction p-n Diodes2018

    • Author(s)
      Tan Dezhi、Wang Xiaofan、Zhang Wenjin、Lim Hong En、Shinokita Keisuke、Miyauchi Yuhei、Maruyama Mina、Okada Susumu、Matsuda Kazunari
    • Journal Title

      Small

      Volume: - Pages: 1704559~1704559

    • DOI

      10.1002/smll.201704559

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-Aligned and Scalable Growth of Monolayer WSe2-MoS2 Lateral Heterojunctions2018

    • Author(s)
      Li Ming-Yang、Pu Jiang、Huang Jing-Kai、Miyauchi Yuhei、Matsuda Kazunari、Takenobu Taishi、Li Lain-Jong
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 28 Pages: 1706860~1706860

    • DOI

      10.1002/adfm.201706860

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarization-sensitive and broadband germanium sulfide photodetectors with excellent high-temperature performance2017

    • Author(s)
      Tan Dezhi、Zhang Wenjin、Wang Xiaofan、Koirala Sandhaya、Miyauchi Yuhei、Matsuda Kazunari
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 9 Pages: 12425~12431

    • DOI

      10.1039/C7NR03040A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long radiative lifetimes of excitons in monolayer transition-metal dichalcogenides MX 2 (M = Mo, W; X = S, Se)2017

    • Author(s)
      Mohamed Nur Baizura、Lim Hong En、Wang Feijiu、Koirala Sandhaya、Mouri Shinichiro、Shinokita Keisuke、Miyauchi Yuhei、Matsuda Kazunari
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 11 Pages: 015201~015201

    • DOI

      10.7567/APEX.11.015201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal dissociation of inter-layer excitons in MoS2/MoSe2 hetero-bilayers2017

    • Author(s)
      Mouri Shinichiro、Zhang Wenjing、Kozawa Daichi、Miyauchi Yuhei、Eda Goki、Matsuda Kazunari
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 9 Pages: 6674~6679

    • DOI

      10.1039/C7NR01598D

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novel Optical Phenomena of Nano-Carbon and Atomically Thin Two-Dimensional Materials2017

    • Author(s)
      K. Matsuda
    • Organizer
      18th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Optical Properties and Application of Atomically Thin Two-Dimensional Materials2017

    • Author(s)
      K. Matsuda
    • Organizer
      AM-FPD2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Optical Science of Atomically Thin Two-dimensional Material and Its Artificial Hetero-structure2017

    • Author(s)
      K. Matsuda
    • Organizer
      CEMS Topical Meeting on Emergent 2D Materials 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Optical Dynamics of Transition Metal Dichalcogenides and its Hetero-structures2017

    • Author(s)
      K. Matsuda
    • Organizer
      8th A3 Symposium on Emerging Materials
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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