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原子層膜の電極界面制御による単一光子検出

研究課題

研究課題/領域番号 16K14259
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪府立大学

研究代表者

秋田 成司  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60202529)

連携研究者 有江 隆之  大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (80533017)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード原子層膜 / グラフェン / 硫化モリブデン / 光センサ / 界面トラップ / ナノ材料 / 原子層物質 / 界面制御 / フォトトランジスタ / 原子層
研究成果の概要

本研究ではSi空乏層上にトンネル可能な薄いゲート絶縁膜をもつグラフェン電界効果トランジスタ(FET)およびMoS2-FETの光応答について界面における電荷の捕獲放出過程の観点から検討した。グラフェンFETの場合、トンネルバリア近傍にある捕獲中心とグラフェンとの間のキャリアの捕獲放出過程により過渡応答及び定常状態の特性が説明できることが明らかになった。また、FETの効果により従来よりも2桁程度感度が向上し単光子検出がほぼ実現できた。MoS2-FETの場合、ゲート絶縁膜界面に2nmのAl2O3バッファ層を挿入することで過渡応答特性が1万倍、明暗比が5桁と著しく特性を向上させることに成功した。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 13件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of buffer layer on photoresponse of MoS2 phototransistor2018

    • 著者名/発表者名
      Yuga Miyamoto, Daiki Yoshikawa, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, and Seiji Akita
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 6S1 ページ: 06HB01-06HB01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.06hb01

    • NAID

      210000149140

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoresponse of graphene field-effect-transistor with n-type Si depletion layer gate2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shiho、Anno Yuki、Takei Kuniharu、Arie Takayuki、Akita Seiji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-22974-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of defect-induced carrier scattering on the thermoelectric power of graphene2017

    • 著者名/発表者名
      Anno Yuki、Takeuchi Masato、Matsuoka Masaya、Takei Kuniharu、Akita Seiji、Arie Takayuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 26 ページ: 263501-263501

    • DOI

      10.1063/1.4989820

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of optical trapping force gradient on polystyrene microspheres using a carbon nanotube mechanical resonator2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Masaaki、Takei Kuniharu、Arie Takayuki、Akita Seiji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03068-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonance Control of a Graphene Drum Resonator in a Nonlinear Regime by a Standing Wave of Light2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Taichi、Anno Yuki、Imakita Yuki、Takei Kuniharu、Arie Takayuki、Akita Seiji
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 号: 9 ページ: 5792-5797

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00699

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat transfer of suspended carbon nanotube yarn to gases2016

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Wada, Koji Kita, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 8 ページ: 0850011-4

    • DOI

      10.7567/apex.9.085001

    • NAID

      210000138023

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ナノスケールバネを用いたナノ物質に対する光圧計測2018

    • 著者名/発表者名
      秋田成司
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 静電駆動型片持ち梁MoS2の振動振幅制御2018

    • 著者名/発表者名
      吉川大貴、宮本悠雅、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of thermal stress on resonance properties of atomically thin electromechanical resonators2018

    • 著者名/発表者名
      Taichi Inoue, Yuta Mochizuki, Yuki Imakita, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 学会等名
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of photoresponse speed improvement on MoS2-FET by Al2O3 buffer layer2018

    • 著者名/発表者名
      Yuga Miyamoto, Daiki Yoshikawa, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 学会等名
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン/n型Siショットキー接合ゲートFETにおける光応用特性2017

    • 著者名/発表者名
      小林史歩、安野裕貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MoS2-フォトトランジスタの光応答特性2017

    • 著者名/発表者名
      宮本悠雅、吉川大貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MoS2/graphene stacked electromechanical resonator2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, Y. Mochizuki, Y. Imakita, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      2017 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amplitude control of MoS2 cantilever by electrostatic driving2017

    • 著者名/発表者名
      D. Yoshikawa, Y. Miyamoto, T. Inoue, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      2017 Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonance control of graphene mechanical resonator in nonlinear resume by standing wave of light2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, Y. Anno, Y. Imakita, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of buffer layer on photoresponse of MoS2 phototransistor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, D. Yoshikawa, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical resonance characteristics of MoS2 mechanical resonator2017

    • 著者名/発表者名
      D. Yoshikawa, Y. Miyamoto, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoresponse of graphene FET with n-type Si Schottky gate2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi, Y. Anno, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of nonlinear resonance of graphene mechanical resonator by photothermal effect2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, Y. Anno, Y. Imakita, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      8th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Energy and Electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic and mechanical properties of nanomaterials2017

    • 著者名/発表者名
      S. Akita
    • 学会等名
      6th Hsinchu Summer Course and Workshop
    • 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] Electrical detection of resonance characteristics of graphene mechanical resonator2017

    • 著者名/発表者名
      T. Inoue, Y. Mochizuki, Y. Imakita, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      6th Hsinchu Summer Course and Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of MoS2 mechanical resonator toward electrical resonance detection2017

    • 著者名/発表者名
      D. Yoshikawa, Y. Miyamoto, T. Inoue, K. Takei, T. Arie, S. Akita
    • 学会等名
      6th Hsinchu Summer Course and Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノカーボンによるセンシング ーナノからマクロスケールまでー2017

    • 著者名/発表者名
      秋田成司
    • 学会等名
      第9回ナノカーボン実用化推進研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェン/n型Siショットキー接合の光応答2017

    • 著者名/発表者名
      小林史歩、安野裕貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゲート絶縁膜上にAl2O3バッファ層を用いたMoS2フォトトランジスタの光応答時間の改善2017

    • 著者名/発表者名
      宮本悠雅、吉川大貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン機械共振器(G-MR)の電気・光学的手法による共振周波数制御2017

    • 著者名/発表者名
      井上太一、望月裕太、今北悠貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MoS2フォトトランジスタの光応答特性に対するAl2O3バッファ層の効果2017

    • 著者名/発表者名
      宮本悠雅、吉川大貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン-MoS2ヘテロ接合FETにおける光応答特性2017

    • 著者名/発表者名
      小林史歩、望月裕太、今北悠貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブのセンサへの応用 ~ナノスケールからマクロスケールまで~2017

    • 著者名/発表者名
      秋田成司
    • 学会等名
      平成29年度第1回ナノ理工学情報交流会「ナノファイバー・ナノチューブの最近の発展と今後」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Graphene FET of high photosensitivity using schottky diode between graphene and n-type silicon2016

    • 著者名/発表者名
      小林史歩、安野裕貴、竹井邦晴、有江隆之、秋田成司
    • 学会等名
      第51回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      北海道立道民活動センター, 札幌
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-wall carbon nanotube/polyimide thin film heater2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Daiki, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 学会等名
      7th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonance control of carbon nanotube cantilever on floating potential by electrostatic interaction2016

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Inotani, Masaaki Yasuda, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 学会等名
      7th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoinduced force on polystyrene microsphere measured by carbon nanotube mechanical resonator2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Yasuda, Kuniharu Takei, Takayuki Arie, Seiji Akita
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      ANA Crown Plaza Kyoto, Kyoto
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] ナノデバイス研究グループ

    • URL

      http://www.pe.osakafu-u.ac.jp/nanodevice-pe4/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪府立大学工学研究科 電子物理工学分野 ナノデバイス研究グループ

    • URL

      http://www.pe.osakafu-u.ac.jp/nanodevice-pe4/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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