• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

2次元物質中の欠陥構造の精密制御による電気伝導・発光への影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K05056
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32020:機能物性化学関連
研究機関法政大学

研究代表者

高井 和之  法政大学, 生命科学部, 教授 (80334514)

研究分担者 石黒 康志  東京電機大学, 工学部, 助教 (20833114)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードグラフェン / Auイオン / Iイオン / Raman散乱 / 欠陥 / MoS2 / TaS2 / イオン照射 / 水素センサー / イオンビーム
研究開始時の研究の概要

層状物質の1層を単離した“2次元物質”は欠陥の存在が電気伝導,光学特性,化学反応等の機能性に大きな影響を与える.本研究では欠陥の局所化学構造が機能性に与える効果に着目する.
イオンビーム照射によりモデル欠陥である単原子空孔を2次元物質について定量的に導入し,高純度ガスの導入で空孔の終端化学構造を制御しながら,電気伝導・発光の評価を行う.欠陥量と化学構造の両者を制御して欠陥の影響を評価する本研究により,2次元物質の欠陥エンジニアリングによる新規機能性材料の開拓を担保する学理を確立することを目指す.

研究実績の概要

昨年度行ったB,Nイオンによる軽元素ビームによる欠陥導入とキャリアドーピングの結果を踏まえて,今年度は,電荷移動によるキャリアドーピングに加えてスピン軌道相互の導入が期待される重元素イオンとしてAu,Iイオンビーム照射による欠陥導入を行った.照射にあたっては前年度に開発したNaCl犠牲層を用いた手法を用い,加速電圧はB,Nイオンと同じ200 keVを適用した.代表的な2次元物質であるグラフェンに対してAu,Iイオンビームを照射した試料においては,いずれのイオン種においても欠陥導入によるホールドーピングが見られた.これは重原子イオン照射においては同じ加速電圧でもイオンエネルギーが大きくなるため,Au照射においてNaCl犠牲層との化学反応が有機されて実際にはAuCl3の形でグラフェンに注入されているためであることが判明し,注入イオンと犠牲層との反応についても今後検討を要することがわかった.一方,Au照射とAr照射による欠陥導入を比較したところ,Raman散乱の結果よりAu照射の方がグラフェン中のキャリアに対する散乱能が2倍程度大きくなることが見出された.これは欠陥の化学構造の違いによりグラフェンのフェルミエネルギーが変わることにより理解される.これらの結果についてをとりまとめ論文として出版した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り2次元物質への重原子イオンの照射による欠陥導入を実施して興味深い結果が得られている.

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続きMoS2へのFeイオン照射に加えて,TaS2に対するArイオン照射による欠陥導入を実施し,電気伝導,円偏光PLによる欠陥化学種依存性の評価を進める.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Rutgers大(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ioffe研究所/ITMO大(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Rutgers大(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ioffe研/ITMO大(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effects of chemical modification using Au or I ion beam irradiation on the carrier transport properties of graphene2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao, Y. Ishiguro, K. Nakamura, H. Yoshimoto, T. Nishimura, and K. Takai
    • 雑誌名

      Carbon Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 37-46

    • DOI

      10.7209/carbon.030104

    • ISSN
      2436-5831
    • 年月日
      2024-03-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoluminescence features of nickel-nitrogen complexes in Ib HPHT diamond matrix2024

    • 著者名/発表者名
      I. Kaliya, V. Osipov, F. Shakhov, K. Takai, K. Bogdanov, A. Baranov
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 219 ページ: 118839-118839

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2024.118839

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of low-energy ion-beam irradiation on the structure and electron transport of monolayer MoS22023

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao, Y. Ishiguro, and K. Takai
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B

      巻: 543 ページ: 165095-165095

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.165095

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolated Spin-7/2 Species of Gadolinium (III) Chelate Complexes on the Surface of 5-nm Diamond Particles2023

    • 著者名/発表者名
      V. Osipov, D. Boukhvalov, and K. Takai
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 号: 13 ページ: 1995-1995

    • DOI

      10.3390/nano13131995

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation between charge density wave phase transition and hydrogen adsorption in 1T-TaS2 thin film devices2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishiguro, R. Suzuki, Z. Yangzhou, N. Kodama, and K. Takai
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 34 号: 27 ページ: 275701-275701

    • DOI

      10.1088/1361-6528/acc8db

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Titanium dioxide nanoparticles heavily doped with niobium: a light-induced electron paramagnetic resonance study2023

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Yu. Osipov, Dong Hao, Kazuyuki Takai, Tetsuo Uchikoshi, Hironori Ogata, T. Ishigaki
    • 雑誌名

      Mendeleev Commun.

      巻: 33 号: 3 ページ: 349-352

    • DOI

      10.1016/j.mencom.2023.04.017

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tracking nitrogen-to-nickel ratio and prevalent paramagnetic species in synthetic diamonds by electron spin resonance at 90 K2022

    • 著者名/発表者名
      Yu. Osipov Vladimir、Shakhov Fedor M.、Romanov Nikolai M.、Takai Kazuyuki
    • 雑誌名

      Mendeleev Communications

      巻: 32 号: 5 ページ: 645-648

    • DOI

      10.1016/j.mencom.2022.09.026

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spectroscopic study of photoluminescent molecules on graphene with applied gate voltage2024

    • 著者名/発表者名
      Ren Shiiba, Yuya Miyake, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Ar+ beam irradiation and hydrogen exposure on the electrical conductivity of mono-layer MoS22024

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasaki, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of defect introduction using Ar+ beam irradiation on the surface hydrogen content in epitaxial graphene2024

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutani, Yuya Miyake, Tomoaki Nishimura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Correlation between catalytic activity and functional groups, dispersibility of graphene oxide2024

    • 著者名/発表者名
      Riku Suzuki, Yuya Miyake, Ryutaro Suzuki, Toshiyuki Shikata, Yoshiaki Matsuo, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Modulation of Oxygen Molecular doping in Graphene and MoS2 by applying gate voltage2023

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshida, Taichi Umehara, Yasushi Ishiguro, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      Carbon 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional-group dependence of catalytic activity of graphene oxide in oxidative coupling of aromatic amine2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Takai, Ryutaro Suzuki, Riku Suzuki, Yoshiaki Matsuo, Nobuyuki Akai
    • 学会等名
      Carbon 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノダイヤモンドの低温液相条件下での化学修飾による構造・電子物性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      辻拓真,伊勢理沙,三宅裕也,高井和之
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒化ホウ素保護基Bdanを用いた対称ナノグラフェンの積層および酸化数制御による磁気的変調2023

    • 著者名/発表者名
      三宅裕也,高橋弘樹,小松直樹, 高井和之
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Structure and Physical Property of Oxidized / Reduced Nanodiamonds Through Wet Process at Low Temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Miyake, Takuma Tsuji, Risa Ise, Riku Suzuki, Aoi Kitamura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 65th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] エピタキシャルグラフェンに対する長時間Ar+ビーム照射による欠陥導入と水素吸着量への影響2023

    • 著者名/発表者名
      水谷彰吾,小幡吉徳,西村智朗,高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 活性炭素繊維における磁気特性のNO分子吸着時間依存性2023

    • 著者名/発表者名
      柴田涼雅,日景結理奈,高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒化ホウ素含有磁性ナノグラフェンの合成と物性2023

    • 著者名/発表者名
      三宅裕也,高橋弘樹,小松直樹, 高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Tuning structure and electron transport properties of graphene by chemical modification using ion-beam irradiation2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao Yangzhou, Kosuke Nakamura, Hiroki Yoshimoto, Tomoaki Nishimura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic Resonance Tracking of Copper Ions Fixation on the Surface of Carboxylated Nanodiamonds and Their Location on the Surface2023

    • 著者名/発表者名
      Vladimir Osipov, Ekaterina Osipova, Yasushi Ishiguro, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      Advances in Functional Materials 2023 (AFM2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulation of Oxygen Molecular doping in Graphene and MoS2 by applying gate voltage2023

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, T. Umehara, Y. Ishiguro, K. Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Tuning molecular adsorption effects on graphene by changing acidity of SiO2 substrate2023

    • 著者名/発表者名
      Rintaro Narita, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Quenching effects of the fluorescence of Rhodamine molecules on Graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Shiiba, Kiichi Okubo, Yuya Miyake, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] C3-Symmetrical BN-doped Nanographene Supramolecular System with Tunable Structure and Magnetism2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Miyake, Hiroki Takahashi, Ryoga Shibata, Naoki Komatsu, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Tuning structure and electron transport properties of 2D materials by chemical modification using Ion-beam irradiation2023

    • 著者名/発表者名
      Yangzhou Zhao, Kosuke Nakamura, Hiroki Yoshimoto, Tomoaki Nishimura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of mesoporous carbon film utilizing the phase separation of precursor components with different heat resistance2023

    • 著者名/発表者名
      Isao Ichikawa, Tsuyoshi Muto, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 64th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional groups and stacking geometry of Graphene oxides synthesized by the Hummers and Brodie methods2022

    • 著者名/発表者名
      Riku Suzuki, Riku Kondo, Yuya Miyake, Toshiyuki Shikata, Yoshiaki Matsuo, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 63rd Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Modulation of graphene field effect transistor characteristics through tuning acidity of SiO2 substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Narita Rintaro, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 63rdFullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンおよびMoS2における酸素・水共吸着効果のゲート電圧による制御2022

    • 著者名/発表者名
      吉田巧,梅原太一,石黒康志,高井和之
    • 学会等名
      第49 回 炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] SiO2基板表面の酸性度制御によるグラフェン電界効果トランジスタ特性の変調2022

    • 著者名/発表者名
      成田琳太郎、高井 和之
    • 学会等名
      第49 回 炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸化グラフェン中の官能基、積層構造および水分散性における酸化剤依存性2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木陸・近藤里駆・三宅裕也・四方俊幸・松尾吉晃・高井和之
    • 学会等名
      第49 回 炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンへの Ar イオンビーム照射により導入した欠陥への水素吸着効果2022

    • 著者名/発表者名
      山﨑弘平,重久雄大,石黒康志,高井和之
    • 学会等名
      第49 回 炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] エピタキシャルグラフェンに対する高圧水素処理による構造への影響2022

    • 著者名/発表者名
      水谷彰吾,小幡吉徳,石黒康志,西村智朗,高井和之
    • 学会等名
      第49 回 炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 高井研究室

    • URL

      https://takailab.ws.hosei.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi