| 研究課題/領域番号 |
22K20492
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
寺田 吏 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00963662)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 薄膜成長 / 層状物質 / ゲルマネン / 熱電変換 / 薄膜合成 / IV族系化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
グラフェンを超える電子移動度を示しうる物質として、Ge二次元原子層であるゲルマネンが注目されている。さらに、ゲルマネンではその特有のバックリングした結晶構造を変形することで、バンド構造の制御が可能である。しかしながら、Geは三次元構造が安定であり、二次元構造化が難しい。そこで、多層ゲルマネンに金属元素を層間挿入することで安定化した層状物質に着目した。この層間の金属元素を制御することでゲルマネンのバックリング構造を変形し、バンド構造が制御可能だと着想した。本研究では、熱電材料への応用を目指し、金属層が層間挿入された多層ゲルマネン薄膜の開発を行い、ゲルマネンが様々な分野で活躍できる道を切り拓く。
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| 研究成果の概要 |
グラフェンが示す特異的な電気・熱伝導特性を超える特性を示すGeの二次元原子層であるゲルマネンの実現が切望されている。本研究では、ゲルマネンを結晶構造内に含む層状物質の層間物質制御に着目し、電気伝導特性の制御に取り組んだ。層間元素を制御した新規ゲルマネン層状物質を開発し、ゲルマネン由来の高移動度と高熱電特性を実現することに取り組んだ。作製した薄膜と塩酸との反応時間を制御することで、層間物質の制御に成功し、ゲルマネン構造を含有する新規層状物質を発見した。また、電気特性も金属から半導体まで大幅に制御可能であることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高移動度を示しうるGe二次元原子層ゲルマネンを結晶構造内に内包する新奇層状物質を発見し、電気伝導特性を制御できることを見出した。本物質はこれまでに報告がなく、ゲルマネンの特異電気伝導特性を利用した半導体デバイスの実現に向けた研究の前進が期待される。
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