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ハイクオリティ原子層ヘテロ構造の作製とバレーフォトニクスデバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H03825
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

北浦 良  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50394903)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワード原子層 / バレー自由度 / 光学応答 / ヘテロ構造 / 結晶成長 / 発光分光 / 光電子機能 / 励起子 / 蛍光イメージング / 原子層物質 / 発光デバイス / 遷移金属ダイカルコゲナイド
研究成果の概要

本研究では、原子層を用いた新奇バレーフォトニックデバイスの創製につながる基盤技術として、高品質原子層の結晶成長法およびヘテロ積層構造の作製法の確立を行った。作製した原子層およびヘテロ積層構造の光学応答を調べたところ、非常に半値幅の狭い励起子発光、低励起エネルギーでの励起子分子の生成、バレー自由度に由来する種々の層間励起子の生成を見出した。また、バレー偏極度の測定から、今回作製した原子層およびそのヘテロ構造が、バレー自由度に由来する新奇物性やフォトニックデバイス作製に有望なものであることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子層ではほぼ全てが表面に露出しているため、その物性は週環境に強く影響を受ける。また、バレー自由度をもつ原子層として注目を集めている遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)原子層は、欠陥生成エネルギーが小さく多くの欠陥を含む低品質の試料しか得られなかった。本研究では、独自設計の化学気相成長法装置と六方晶窒化ホウ素基板を用いることで上記二点を解決し、高品質TMD結晶を得ることに成功した。本研究で確立した手法を用いて生み出される試料は、バレー自由度に由来する新奇物性探索やフォトニックデバイス創製へ向けた基盤となる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 3件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 12件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Rice大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] The Atomic and Electronic Structure of 0° and 60° Grain Boundaries in MoS22019

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Terunobu、Yoshida Shoji、Murase Kota、Takeuchi Osamu、Taniguchi Takashi、Watanabe Kenji、Shigekawa Hidemi、Kobayashi Yu、Miyata Yasumitsu、Shinohara Hisanori、Kitaura Ryo
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 7 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fphy.2019.00059

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Systematic Study of Photoluminescence Enhancement in Monolayer Molybdenum Disulfide by Acid Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Kiriya Daisuke、Hijikata Yuh、Pirillo Jenny、Kitaura Ryo、Murai Akihiko、Ashida Atsushi、Yoshimura Takeshi、Fujimura Norifumi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 35 ページ: 10243-10249

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b01425

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blister-based-laser-induced-forward-transfer: a non-contact, dry laser-based transfer method for nanomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Goodfriend N T、Heng S Y、Nerushev O A、Gromov A V、Bulgakov A V、Okada M、Xu W、Kitaura R、Warner J、Shinohara H、Campbell E E B
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 29 号: 38 ページ: 385301-385301

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aaceda

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of a pick-and-drop process on optical properties of a CVD-grown monolayer tungsten disulfide2018

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Yusuke、Okada Mitsuhiro、Moriya Rai、Masubuchi Satoru、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Kitaura Ryo、Machida Tomoki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 6 ページ: 064003-064003

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.064003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct and Indirect Interlayer Excitons in a van der Waals Heterostructure of hBN/WS2/MoS2/hBN2018

    • 著者名/発表者名
      Okada M, Kutana A, Kureishi Y, Kobayashi Y, Saito Y, Saito T, Watanabe K, Taniguchi T, Gupta S, Miyata Y, Yakobson BI, Shinohara H, Kitaura R
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 12 号: 3 ページ: 2498-2505

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b08253

    • NAID

      120006496402

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Femtosecond Laser Filamentation in Gaseous Ethylene: Formation of Hydrogenated Amorphous Carbon2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Akitaka、Hayashi Takahiro、Kitaura Ryo、Hishikawa Akiyoshi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 9 ページ: 1426-1429

    • DOI

      10.1246/cl.170613

    • NAID

      130006067882

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of the Local Density of States of Carbon Nanotubes by Encapsulation of Europium Nanowires As Observed by Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Terunobu、Kitaura Ryo、Kawai Takazumi、Okada Susumu、Yoshida Shoji、Takeuchi Osamu、Shigekawa Hidemi、Shinohara Hisanori
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 33 ページ: 18195-18201

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b04047

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of exciton-exciton annihilation in tungsten disulfide monolayers encapsulated by hexagonal boron nitrides2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hoshi, Takashi Kuroda, Mitsuhiro Okada, Rai Moriya, Satoru Masubuchi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Ryo Kitaura, and Tomoki Machida
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 24 ページ: 241403-241403

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.241403

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of biexcitonic emission at extremely low power density in tungsten disulfide atomic layers grown on hexagonal boron nitride2017

    • 著者名/発表者名
      M. Okada, Y. Miyauchi, K. Matsuda, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Shinohara, and R. Kitaura
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 7 号: 1 ページ: 322-322

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00068-0

    • NAID

      120006305891

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxy growth of monolayer niobium diselenide flakes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hotta, T. Tokuda, S. Zhao, K. Watanabe, T. Taniguchi, H. Shinohara, R. Kitaura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 13 ページ: 133101-133101

    • DOI

      10.1063/1.4963178

    • NAID

      120005895205

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simple fabrication of air-stable black phosphorus heterostructures with large-area hBN sheets grown by chemical vapor deposition method2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sinha, Y. Takabayashi, H. Shinohara, R. Kitaura
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 3 号: 3 ページ: 035010-035010

    • DOI

      10.1088/2053-1583/3/3/035010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional metallic NbS2: growth, optical identification and transport properties2016

    • 著者名/発表者名
      Sihan Zhao, Takato Hotta, Takashi Koretsune, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katsuaki Sugawara, Takashi Takahashi, Hisanori Shinohara & Ryo Kitaura
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 025027-025027

    • DOI

      10.1088/2053-1583/3/2/025027

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Properties of van der Waals heterostructures of Transition metal dichalcogenide and hexagonal boron nitrides2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      The 9th A3 Symposium on Emerging Materiaks
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition metal dichalcogenide based van der Waals heterostructures: fabrication and properties2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      The 9th Graphene and 2D Materials Symposium of NT18 conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MBE法による2次元層状物質の結晶成長2018

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイド原子層をベースとしたファンデルワールス積層構造の作製と光学応答2018

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子層の結晶成長と液体セルへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transition metal dichalcogenides based van der Waals heterostacks: fabrication and properties2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, R.
    • 学会等名
      Japan-India Meeting on Applications of Layered Materials: Advances and Perspectives
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition metal dichalcogenides based van der Waals heterostacks: fabrication and properties2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, R.
    • 学会等名
      The 8th A3 Symposium on Emerging Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition metal dichalcogenides based van der Waals heterostacks: fabrication and properties2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, R.
    • 学会等名
      ICMass 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition metal dichalcogenides based van der Waals heterostacks: fabrication and properties2017

    • 著者名/発表者名
      Kitaura, R.
    • 学会等名
      18th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimensional Materials (NT17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      A3 conference on emerging materials
    • 発表場所
      Korea, Buyeo
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      ナノカーボン研究会 ZAO16
    • 発表場所
      たかみや瑠璃クラリゾート
    • 年月日
      2016-08-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      7th UK-Japan Symposium on Fundamental Research Advances in carbon nanomaterials
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2016-06-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] CSJカレントレビュー「二次元物質の科学」2017

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      日本化学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 応用物理2017

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      266
    • 出版者
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 『カルコゲナイド系層状物質の最新研究』2016

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      286
    • 出版者
      CMC
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://nano.chem.nagoya-u.ac.jp/japanese/people/kitaura/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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