2023 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Buffer Layer Material for Van der Waals Stacking Structures: Application of Gallium Sulfide
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of 2.5 Dimensional Materials: Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation |
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| Project/Area Number |
22H05445
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
上野 啓司 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40223482)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 硫化ガリウム / ファンデルワールス積層構造 / バッファ層 / 13-16族層状化合物 / 電界効果トランジスタ / 層状物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 硫化ガリウムGaSをバッファ層、二硫化モリブデンMoS2等の遷移金属ダイカルコゲナイドをチャネル層とする電界効果トランジスタ（FET）作製については、まずGaS単結晶を前年度立ち上げた装置を用いてBridgman法により成長した。ラマン分光とX線回折により得られた単結晶を評価した結果、GaSについての既報告と一致したことから、得られた単結晶はGaSであることが確認された。
FET作製では、機械的剥離によって得たGaSおよびMoS2薄片をポリジメチルシロキサン(PDMS)のゲル状シートを用いて積層したのち、フォトリソグラフィとArスパッタまたは真空蒸着により電極を形成した。作製したFETの動作特性は真空中で、室温または低温（前年度立ち上げた低温プローバー装置を使用）にて測定した。その結果、GaSをバッファ層として用いたFETは、低温でドレイン電流の増加、移動度の向上が確認できたが、伝達特性の測定において大きなヒステリシスを示すことが判明した。ヒステリシスの起因はGaSバッファ層表面、あるいは結晶内部に存在する正電荷トラップであると考えている。
(2) 本研究予算により購入した石英アンプルを用いて、様々な種類の層状化合物（遷移金属ダイカルコゲナイド、13-16族層状化合物、14-16族層状化合物、等）の単結晶を化学蒸気輸送法により成長した。得られた単結晶試料は自身の実験で使用する他に、本学術変革領域研究に属する多くのメンバーに無償提供し、領域内共同研究を幅広く推進した。また領域外研究者にも試料提供を数多く行っている。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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