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Low-temperature van der Waals epitaxy using high vapor pressure sources

Research Project

Project/Area Number 18H01822
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

Ueno Keiji  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40223482)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Keywords層状物質 / ファンデルワールス・エピタキシー / 遷移金属ダイカルコゲナイド / エピタキシャル成長 / 原子層堆積法 / 高蒸気圧前駆体 / 遷移金属二硫化物 / 遷移金属二セレン化物 / 遷移金属ダイカルコゲナイト / 液体前駆体 / 二硫化タングステン / 二硫化ニオブ / 二硫化モリブデン / 二テルル化モリブデン
Outline of Final Research Achievements

In order to epitaxially grow single-crystalline ultra-thin films of layered transition metal dichalcogenides at low substrate temperatures, we have set up a molecular beam epitaxy system using highly reactive high-vapor pressure precursor compounds as source materials and proceeded with deposition experiments. As a result, tungsten disulfide, niobium disulfide, and niobium diselenide thin films were successfully epitaxially grown on synthetic mica and other substrates.
In deposition experiments using an atomic layer deposition system, it was found that crystalline tungsten disulfide thin films can be grown not only on the metal film but also on the external substrate surface at lower temperatures than those without the metal film, by depositing a small metal film on a thermally oxidized silicon substrate in advance.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遷移金属ダイカルコゲナイト薄膜をエピタキシャル成長するためには、これまでの固体原料を用いる研究では高い基板温度が必要であったが、反応性の高い高蒸気圧前駆体を利用することや、基板表面に前もって金属薄膜を蒸着することで、成長温度を低くすることが可能となり、薄膜成長に利用可能な基板の種類を大幅に増やすことが可能になった。これにより、遷移金属ダイカルコゲナイト薄膜の応用可能性が向上し、今後の高機能新規半導体素子の開発にもつながる成果が得られたと言える。

Report

(4 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (41 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] Photo‐induced Tellurium segregation in MoTe22022

    • Author(s)
      Fukuda Takumi、Kaburauchi Ryota、Saito Yuta、Makino Kotaro、Fons Paul、Ueno Keiji、Hase Muneaki
    • Journal Title

      Physica Status Solidi (RRL) Rapid Research Letters

      Volume: - Issue: 9

    • DOI

      10.1002/pssr.202100633

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    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 12 Issue: 38 Pages: 42918-42924

    • DOI

      10.1021/acsami.0c09922

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      Ikeda Yukihiro、Ueno Keiji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Issue: SC Pages: SCCC04-SCCC04

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab489a

    • NAID

      210000157204

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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