酸化グラフェンの光デバイス応用に向けた電界発光の実現と光機能探索

• 研究課題/領域番号: 15J07423
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: ナノ材料化学
• 研究機関: 名古屋大学 (2016); 早稲田大学 (2015)
• 研究代表者: 小澤 大知 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 原子層 / 電界発光 / 電気二重層トランジスタ / ナノカーボン / オプトエレクトロニクス

研究実績の概要

本研究の目的は、原子層材料における光デバイス応用に向けた電界発光の実現と新奇光機能の探索である。電界発光を実現するためには、発光層である酸化グラフェンに電子と正孔を注入し、それらを再結合させることが必要となる。そこで今年度は電界発光の前段階として、原子層にp-n接合を形成すること、及び、p-n接合における光検出を目指した。
電解質を用いた電気二重層トランジスタを作製し、原子層にキャリアを蓄積することでp-n接合を形成し、そこで光検出できることを示した。本成果は、酸化グラフェン中でもp-n接合を形成し電界発光へと応用するための足がかりとなる。また異なる原子層を重ねて原子層ヘテロ構造を作製することで、これまで報告されてきた層間の電荷移動だけでなく、エネルギー移動も起こり得ることを明らかにした。原子層間でのキャリアやエネルギー輸送の機構を明らかにすることで、デバイス構造の指針となり得る。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] King Abdullah University Sci. & Tech.(サウジアラビア)
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] KAUST(サウジアラビア)
• [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technologyz(米国)
• [雑誌論文] A Study of Bilayer Phosphorene Stability under MoS2-Passivation (2017)
  • 著者名/発表者名: Youngwoo Son, Daichi Kozawa, Albert Tianxiang Liu, Volodymyr B. Koman, Qing Hua Wang, Michael S. Strano
  • 雑誌名: 2D Materials 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for fast interlayer energy transfer in MoSe2/WS2 heterostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, A. Carvalho, I. Verzhbitskiy, F. Giustiniano, Y. Miyauchi, S. Mouri, A. H. Castro Neto, K. Matsuda, and G. Eda
  • 雑誌名: Nano letters 巻: 16 号: 7 ページ: 4087-4093
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00801
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photodetection in p-n junctions formed by electrolyte-gated transistors of two-dimensional crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Kozawa, Jiang Pu, Ryo Shimizu, Shota Kimura, Ming-Hui Chiu, Keiichiro Matsuki, Yoshifumi Wada, Tomo Sakanoue, Yoshihiro Iwasa, Lain-Jong Li, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 109 号: 20 ページ: 201107-201107
  • DOI: 10.1063/1.4967173
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exciton-plasmon coupling and electromagnetically induced transparency in monolayer semiconductor hybridized with Ag nanoparticels (2016)
  • 著者名/発表者名: W. Zhao, S. Wang, B. Liu, I. Verzhbitskiy, S. Li, F. Giustiano, D. Kozawa, K. P. Loh, K. Matsuda, K. Okamoto, R. F. Oulton, and G. Eda
  • 雑誌名: Adv. Mat. 巻: 28 号: 14 ページ: 2709-2715
  • DOI: 10.1002/adma.201504478
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of electrolyte gating on photoluminescence spectra of large-area WSe2 monolayer films (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiichiro Matsuki, Jiang Pu, Daichi Kozawa, Kazunari Matsuda, Lain-Jong Li, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 6S1 ページ: 06GB02-06GB02
  • DOI: 10.7567/jjap.55.06gb02
  • NAID: 210000146605
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of electrolyte gating on photoluminescence spectra of large-area WSe2 monolayer films (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiichiro Matsuki, Jiang Pu, Daichi Kozawa, Kazunari Matsuda, Lain-Jong Li, and Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced photovoltaic performances of graphene/Si solar cells by insertion of MoS2 thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuboi, F.Wang, D. Kozawa, K. Funahashi, S. Mouri, Y. Miyauchi, T. Takenobu, K. Matsuda
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 7 号: 34 ページ: 14476-14482
  • DOI: 10.1039/c5nr03046c
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Observation of Switchable Photoresponse of a Monolayer WSe2-MoS2 Lateral Heterostructure Via Photocurrent Spectral Atomic Force Microscopic Imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, Y. Son, M-Y Li, C-C Cheng, K-H Wei, P. Liu, Q.H. Wang, L-J Li, M.S. Strano
  • 学会等名: MRS Fall 2016
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, MA, USA
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] MoS2-Passivated Bilayer Phosphorene Phototransistors (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, Y. Son, A.T. Liu, V. Koman, Q.H. Wang, M.S. Strano
  • 学会等名: MRS Fall 2016
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, MA, USA
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] MoS2-Passivated Bilayer Phosphorene Phototransistors (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, Y. Son, A.T. Liu, V. Koman, Q.H. Wang, M.S. Strano
  • 学会等名: 2016 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco Union Square, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Switchable Photoresponse of a Monolayer WSe2-MoS2 Lateral Heterostructure Via Photocurrent Spectral Atomic Force Microscopic Imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, Y. Son, M-Y Li, C-C Cheng, K-H Wei, P. Liu, Q.H. Wang, L-J Li, M.S. Strano
  • 学会等名: 2016 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco Union Square, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of switchable photoresponse of a monolayer WSe2-MoS2 lateral heterostructure via photocurrent spectral atomic force microscopic imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kozawa, Y. Son, M-Y Li, C-C Cheng, K-H Wei, P. Liu, Q.H. Wang, L-J Li, M.S. Strano
  • 学会等名: ACS National Meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center, Philadelphia, PA, USA
  • 年月日: 2016-08-24
  • 国際学会
• [学会発表] Resonant dipole-dipole energy transfer in van der Waals heterostructures (2016)
  • 著者名/発表者名: Daichi Kozawa, Alexandra Carvalho, Ivan Verzhbitskiy, Francesco Giustiniano, Yuhei Miyauchi, Shinichiro Mouri, Antonio Castro Neto, Kazunari Matsuda, Goki Eda
  • 学会等名: 2016 MRS Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Phoenix Convention Center, Arizona, USA
  • 年月日: 2016-03-28
  • 国際学会
• [学会発表] 原子層ヘテロ構造における蛍光共鳴エネルギー移動の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤大知, Alexandra Carvalho, Ivan Verzhbitskiy, Francesco Giustiniano, 宮内雄平, 毛利真一郎, A. H. Castro Neto, 松田一成, 江田剛輝
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [備考] 小澤大知
  • URL: http://daichikozawa-jp.blogspot.com/
• [備考] Daichi Kozawa
  • URL: http://daichikozawa.blogspot.com/
• [備考] Daichi Kozawa 個人ページ
  • URL: http://daichikozawa.blogspot.com/
• [備考] 小澤 大知 個人ページ
  • URL: http://daichikozawa-jp.blogspot.com/
• [備考] 竹延 研究室ホームページ
  • URL: http://www.f.waseda.jp/takenobu/