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Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides: From Salt-Assisted Chemical Vapor Deposition to Printing Electronics

研究課題

研究課題/領域番号 21K04839
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

李 世勝  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (90812678)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021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Inkjet printing / 2D materials / thin film transistors / 二次元ナノ材料科学 / 電子デバイス / 遷移金属カルコゲナイド / プリンテッド・エレクトロニクス / 化学気相成長
研究開始時の研究の概要

In this project, the applicant will utilize the Salt 2.0 synthesis technique and ink-jet printing technique to establish a world-leading and practical solution for high-performance 2D transition metal dichalcogenide (TMDC)-based high-performance printed electronics. Two key challenges will be investigated: 1) large-area wafer-scale and patterned growth of 2D TMDC monolayers, 2) the integration of 2D TMDCs in electronic devices and fulfil their excellent electrical and optoelectrical properties.

研究実績の概要

インクジェット印刷を用いたTMDC化学気相成長にて、主に4つの成果を得た。1)インクジェット印刷したNa2MoO4ドットアレイの硫化により、2次元MoS2フレークをパターン化成長に成功した。2)この2次元MoS2フレークにAuインク印刷で端子を作製し、2次元MoS2フレーク薄膜トランジスタを形成した。3) 2次元MoS2薄膜フレークトランジスタは優れた電気特性が得られた。この要因は、低ショットキー障壁のAu-MoS2端子形成に起因すると推測される。4)高分解能走査型透過電子顕微鏡で、Au-MoS2端子界面の高密着性を確認した。インクジェット印刷は、高性能でフレキシブルな2次元材料ベースの薄膜エレクトロニクスのための非破壊材料成膜技術であることが得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

All the main targets of this project have been achieved.
1.Inkjet printing technique has been employed to deposit many different ink materials, e.g., molten salt precursors for CVD growth of 2D materials, Au ink as contacts of 2D MoS2-based TFTs, ion-gel for gating, etc.
2. 2D MoS2-based TFTs have been fabricated on both rigid SiO2/Si substrates and flexible polyimide film.
3.Patterned growth of 2D MoS2 from inkjet-printed Na2MoO4 enables the future integration of 2D materials in functional electronic devices.

今後の研究の推進方策

In this fiscal year, three main targets are proposed.
1. Patterned growth of well-aligned uniform-sized 2D transition metal dichalcogenides (TMDCs) on sapphire substrates with inkjet-printed molten salt precursors, e.g., Na2MoO4 and Na2WO4.
2. Integration of patterned 2D TMDCs for functional electrical/logic circuits using inkjet-printed Au as contacts and interconnects.
3. Demonstration inkjet-printed flexible 2D TMDC-based electronic devices on polyimide film and study the electrical properties of the TFTs under different deformation conditions.

報告書

(1件)
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Two-dimensional alloyed transition metal dichalcogenide nanosheets: Synthesis and applications2022

    • 著者名/発表者名
      Huang Haoxin、Zha Jiajia、Li Shisheng、Tan Chaoliang
    • 雑誌名

      Chinese Chemical Letters

      巻: 33 号: 1 ページ: 163-176

    • DOI

      10.1016/j.cclet.2021.06.004

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Salt-assisted chemical vapor deposition of two-dimensional transition metal dichalcogenides2021

    • 著者名/発表者名
      Li Shisheng
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 11 ページ: 103229-103229

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103229

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mixed-Salt Enhanced Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides2021

    • 著者名/発表者名
      Li Shisheng、Lin Yung-Chang、Hong Jinhua、Gao Bo、Lim Hong En、Yang Xu、Liu Song、Tateyama Yoshitaka、Tsukagoshi Kazuhito、Sakuma Yoshiki、Suenaga Kazu、Taniguchi Takaaki
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 号: 18 ページ: 7301-7308

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c01652

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Broadband Plasmon-Enhanced Four-Wave Mixing in Monolayer MoS22021

    • 著者名/発表者名
      Dai Yunyun、Wang Yadong、Das Susobhan、Li Shisheng、Xue Hui、Mohsen Ahmadi、Sun Zhipei
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 号: 14 ページ: 6321-6327

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c02381

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Giant All-Optical Modulation of Second-Harmonic Generation Mediated by Dark Excitons2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Yadong、Das Susobhan、Iyikanat Fadil、Dai Yunyun、Li Shisheng、Guo Xiangdong、Yang Xiaoxia、Cheng Jinluo、Hu Xuerong、Ghotbi Masood、Ye Fangwei、Lipsanen Harri、Wu Shiwei、Hasan Tawfique、Gan Xuetao、Liu Kaihui、Sun Dong、Dai Qing、Garcia de Abajo F. Javier、Zhao Jianlin、Sun Zhipei
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 8 号: 8 ページ: 2320-2328

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.1c00466

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantifying photoinduced carriers transport in exciton-polariton coupling of MoS2 monolayers2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Min-Wen、Ishii Satoshi、Li Shisheng、Ku Ji-Ren、Yang Jhen-Hong、Su Kuan-Lin、Taniguchi Takaaki、Nagao Tadaaki、Chen Kuo-Ping
    • 雑誌名

      npj 2D Materials and Applications

      巻: 5 号: 1 ページ: 47-47

    • DOI

      10.1038/s41699-021-00227-y

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of Highly Doped Nanostripes in 2D Transition Metal Dichalcogenides via a Dislocation Climb Mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      Lin Yung‐Chang、Karthikeyan Jeyakumar、Chang Yao‐Pang、Li Shisheng、Kretschmer Silvan、Komsa Hannu‐Pekka、Chiu Po‐Wen、Krasheninnikov Arkady V.、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 33 号: 12 ページ: 2007819-2007819

    • DOI

      10.1002/adma.202007819

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Salt-Assisted Growth of 2D Transition Metal Dichalcogenides2021

    • 著者名/発表者名
      Shisheng Li
    • 学会等名
      2021 Virtual MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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