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BCN結晶創製と基礎物性評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26248061
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
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

谷口 尚  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (80354413)

研究分担者 町田 友樹  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
渡邊 賢司  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 主席研究員 (20343840)
寺地 徳之  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 主幹研究員 (50332747)
大場 史康  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (90378795)
中山 敦子  新潟大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (50399383)
村田 秀信  国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (30726287)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)
2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2015年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2014年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
キーワードBCN化合物 / ダイヤモンド / 立方晶窒化ホウ素 / 超高圧合成 / 2次元系光・電子材料 / 立方結晶窒化ホウ素 / BCN固溶体 / 高圧合成 / B-C-N固溶体結晶 / B-C-N固溶体合成 / B-C-N薄膜合成 / ドーピング制御 / BCN固溶体結晶 / 炭素ドープ窒化ホウ素結晶 / 高圧高温合成 / ヘテロエピタキシャル成長 / 2D電子デバイス用絶縁性基板
研究成果の概要

2次元系(黒鉛型)及び3次元系(ダイヤモンド型)、窒化ホウ素(BN)と炭素(C)の固溶体は結晶構造の多様性に伴い新たな機能材料としての多様性が期待されるが、高品質バルク結晶が得られた例が無い。2次元の高純度六方晶BN中への炭素ドープによるバンド端発光特性の変化、3次元系のダイヤモンド中へのB,Nの同時ドープによる光学的特性の変化、ダイヤモンド/立方晶BN接合界面の微細構造評価を行い、BCxN結晶のxの希薄領域における特性と、BN/C接合界面に特有の構造を明らかにした。前者では2次元光・電子デバイスにおけるhBNに求められる特性を、後者では新たな電子デバイス構造の基礎となる知見が得られた。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 13件、 査読あり 20件、 謝辞記載あり 12件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 13件)

  • [国際共同研究] University of Technology Sydney(オーストラリア)

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  • [国際共同研究] Columibia University/MIT/Harvard University(米国)

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  • [国際共同研究] University of Manchester/Nottingham University(英国)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Fudan University/Nanjing University/Peking University(中国)

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  • [国際共同研究] RWTH Aachen University/Universitat Regensburg(ドイツ)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究]

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] コロンビア大学/MIT/US Berkley(米国)

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  • [国際共同研究]

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      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum emission from defects in single-crystalline hexagonal boron nitride2016

    • 著者名/発表者名
      T.T. Tran, C. Zachreson, A. M. Berhane, K. Bray, R. G. Sandstrom, L.H. Li, T. Taniguchi, K. Watanabe, I. Aharonovich, M. Toth
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Appl

      巻: 5 号: 3 ページ: 340051-4

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.5.034005

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparisons of magnetoresistance in triangular and rectangular ballistic graphene npn junctions2016

    • 著者名/発表者名
      S. Morikawa, S. Masubuchi, K. Watanabe, T. Taniguchi, and T. Machida
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 10 ページ: 100305-100305

    • DOI

      10.7567/jjap.55.100305

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron beam directed etching of hexagonal boron nitride2016

    • 著者名/発表者名
      C.Elbadawi, T.T. Tran, M. Kolibal, T. Sikola, J. Scott, Qiran Cai, H. Li, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. Toth, I. Aharonovich, C. J. Lobo
    • 雑誌名

      NANOSCALE

      巻: 8 号: 36 ページ: 16182-16186

    • DOI

      10.1039/c6nr04959a

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Macroscopic self-reorientation of interacting two-dimensional crystals2016

    • 著者名/発表者名
      C. Woods, F. Withers, M.J. Zhu, Y. Cao, G. Yu, A. Kozikov, M. B. Shalom, S.V. Morozov, M. van Wij, A. Fasolino, M. Katsnelson, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. Geim, A. Mishchenko, K. Novoselov
    • 雑誌名

      Nat. Commun

      巻: 5 号: 1 ページ: 10800-1

    • DOI

      10.1038/ncomms10800

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Generation and detection of pure valley current by electrically induced Berry curvature in bilayer graphene2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimazaki, M. Yamamoto, I. V. Borzenets, K. Watanabe, T. Taniguchi, and S. Tarucha
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 11 号: 12 ページ: 1032-1036

    • DOI

      10.1038/nphys3551

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Antenna-coupled photon emission from hexagonal boron nitride tunnel junctions2015

    • 著者名/発表者名
      M. Parzefall, P. Bharadwaj, A. Jain, T. Taniguchi, K. Watanabe, and L. Novotny
    • 雑誌名

      Nat. Nanotech

      巻: 10 号: 12 ページ: 1058-1063

    • DOI

      10.1038/nnano.2015.203

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gate-modulated conductance of few-layer WSe2 field-effect transistors in the subgap regime: Schottky barrier transistor and subgap impurity states2015

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, D. Rhodes, S. Feng, M. A. T. Nguyen, K. Watanabe, T. Taniguchi, T. E. Mallouk, M. Terrones, L. Balicas, and J. Zhu
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 106 号: 15 ページ: 152104-152104

    • DOI

      10.1063/1.4918282

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gate-tunable topological valley transport in bilayer graphene2015

    • 著者名/発表者名
      M. Sui, G. Chen, L. Ma, W.-Y. Shan, D. Tian, K. Watanabe, T. Taniguchi, X. Jin, W. Yao, D. Xiao, and Y. Zhang
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 11 号: 12 ページ: 1027-1031

    • DOI

      10.1038/nphys3485

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local spectroscopy of moiré-induced electronic structure in gate-tunable twisted bilayer graphene2015

    • 著者名/発表者名
      D. Wong, Y. Wang, J. Jung, S. Pezzini, A. M. Dasilva, H.-Z. Tsai, H. S. Jung, R. Khajeh, Y. Kim, J. Lee, S. Kahn, S. Tollabimazraehno, H. Rasool, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. Zettl, S. Adam, A. H. Macdonald, and M. F. Crommie
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 92 号: 15 ページ: 155409-155409

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.155409

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-terminal transport measurements of MoS2 using a van der Waals heterostructure device platform,2015

    • 著者名/発表者名
      X. Cui, G.-H. Lee, Y. D. Kim, G. Arefe, P. Y. Huang, C.-H. Lee, D. A. Chenet, X. Zhang, L. Wang, F. Ye, F. Pizzocchero, B. S. Jessen, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. A. Muller, T. Low, P. Kim, and J. Hone
    • 雑誌名

      Nat. Nanotech

      巻: 10 号: 6 ページ: 534-540

    • DOI

      10.1038/nnano.2015.70

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Profound Effect of Substrate Hydroxylation and Hydration on Electronic and Optical Properties of Monolayer MoS22015

    • 著者名/発表者名
      C. Zheng, Z.-Q. Xu, Q. Zhang, M. T. Edmonds, K. Watanabe, T. Taniguchi, Q. Bao, and M. S. Fuhrer
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 15 号: 5 ページ: 3096-3102

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.5b00098

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum oscillations in a two-dimensional electron gas in black phosphorus thin films2015

    • 著者名/発表者名
      L. Li, G. J. Ye, V. Tran, R. Fei, G. Chen, H. Wang, J. Wang, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. Yang, X. H. Chen, and Y. Zhang
    • 雑誌名

      Nat. Nanotech

      巻: 10 号: 7 ページ: 608-613

    • DOI

      10.1038/nnano.2015.91

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Counting graphene layers based on the light-shielding effect of Raman scattering from a substrate2015

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Nakayama, Suguru Hoshino, Yuh Yamada, Ayako Ohmura, Fumihiro Ishikawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 号: 23

    • DOI

      10.1063/1.4937140

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging ballistic carrier trajectories in graphene using scanning gate microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      S. Morikawa, Z. Dou, S-W. Wang, C. G. Smith, K. Watanabe, T. Taniguchi, S. Masubuchi, T. Machida, and M. R. Connolly
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 号: 24 ページ: 243102-243102

    • DOI

      10.1063/1.4937473

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Vertical Field Effect Transistor Based Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Van Der Waals Heterostructure2015

    • 著者名/発表者名
      R. Moriya, T. Yamaguchi, Y. Inoue, Y. Sata, S. Morikawa, S. Masubuchi, and T. Machida
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 69 号: 5 ページ: 357-357

    • DOI

      10.1149/06905.0357ecst

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anomalous Sequence of Quantum Hall Liquids Revealing a Tunable Lifshitz Transition in Bilayer Graphene2014

    • 著者名/発表者名
      A. Varlet, D. Bischoff, P. Simonet, K. Watanabe, T. Taniguchi, T. Ihn, K. Ensslin, M. Mucha-Kruczyński, and V. I. Fal’ko
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 113 号: 11 ページ: 116602-116602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.116602

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      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon nanotube quantum dots on hexagonal boron nitride2014

    • 著者名/発表者名
      A. Baumgartner, G. Abulizi, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. B. Gramich, and C. Schönenberger
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105 号: 2 ページ: 023111-023111

    • DOI

      10.1063/1.4890600

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      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical potential and quantum Hall ferromagnetism in bilayer graphene2014

    • 著者名/発表者名
      K. Lee, B. Fallahazad, J. Xue, D. C. Dillen, K. Kim, T. Taniguchi, K. Watanabe, and E. Tutuc
    • 雑誌名

      Science

      巻: 345 号: 6192 ページ: 58-61

    • DOI

      10.1126/science.1251003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dielectric Screening in Atomically Thin Boron Nitride Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      L. H. Li, E. J. G. Santos, T. Xing, E. Cappelluti, R. Roldań, Y. Chen, K. Watanabe, and T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 15 号: 1 ページ: 218-223

    • DOI

      10.1021/nl503411a

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunneling transport in a few monolayer-thick WS2/graphene heterojunction2014

    • 著者名/発表者名
      T. Yamaguchi, R. Moriya, Y. Inoue, S. Morikawa, S. Masubuchi, K. Watanabe, T. Taniguchi, and T. Machida
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 22 ページ: 223109-223109

    • DOI

      10.1063/1.4903190

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synthesis of high purity hBN and other 2D single crystals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Taniguchi
    • 学会等名
      Graphene week
    • 発表場所
      Warsaw Univ. Porland
    • 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
  • [学会発表] High pressure synthesis of boron nitride polymorphic phases and their applications2016

    • 著者名/発表者名
      T. Taniguchi
    • 学会等名
      Thermec 2016
    • 発表場所
      Graz convention center Austlia
    • 年月日
      2016-05-30
    • 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] Synthesis of high purity hBN single crystals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Taniguchi
    • 学会等名
      Taiwan Consortium of Emergent Crystaline Materials (TCECM 2016)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-05-27
    • 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] Impurity control in high pressure synthesis; 六方晶窒化ホウ素単結晶の合成と不純物制御~剥離・転写法による2次元系電子デバイス用基板への展開2015

    • 著者名/発表者名
      谷口 尚
    • 学会等名
      第9回研究講演会,グラフェンコンソーシアム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hexagonal Boron Nitride single crystals: crystal growth and their characterization2015

    • 著者名/発表者名
      T.Taniguchi
    • 学会等名
      1st EU-Japan Workshop on Graphene and Related 2D Material,JST, Graphene Flagship
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高純度窒化ホウ素結晶合成とその遠紫外発光デバイス応用2015

    • 著者名/発表者名
      谷口 尚
    • 学会等名
      ニューガラスフォーラム 第1回評価技術研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-06-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド、cBN等の硬質材料・ワイドギャップ材料の高圧合成・不純物制御2015

    • 著者名/発表者名
      谷口 尚
    • 学会等名
      日本材料学会第64期通常総会・学術講演会
    • 発表場所
      米沢
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polarized Raman Scattering of martensitic transformed w-BN2015

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, T. Taniguchi
    • 学会等名
      9th International Conference on New Diamond and Nano Carbons
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高純度窒化ホウ素単結晶研究の現状と新しい応用展開2015

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢司, 谷口 尚
    • 学会等名
      日本学術振興会 将来加工技術第136委員会 平成26年度第5回研究会
    • 発表場所
      弘済会館(東京都千代田区麹町)
    • 年月日
      2015-01-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Point defects in functional oxides and nitrides: Understanding and prediction toward full utilization of material functionalities2014

    • 著者名/発表者名
      F.Oba
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Seoul Korea
    • 年月日
      2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Impurity control of 2D- / 3D- Boron Nitride crystals and their functionalization2014

    • 著者名/発表者名
      T.Taniguchi
    • 学会等名
      ISNT2014
    • 発表場所
      Wildbard Kreith Germany
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single crystal growth of Boron Nitride and new applications2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Watanabe Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      18th International Symposium on Boron Borides and Related Mater
    • 発表場所
      Honolulu, U.S.A
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High pressure synthesis of BN and BCN crystals and their functionalization2014

    • 著者名/発表者名
      T.Taniguchi
    • 学会等名
      IUCR2014,International Union of Crystallography
    • 発表場所
      モントリオール カナダ
    • 年月日
      2014-08-05 – 2014-08-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Raman image of cleaved crystal in hexagonal boron nitride grown by temperature gradient method2014

    • 著者名/発表者名
      渡邊 賢司, 谷口 尚, Olga Milikofu, 安藤 嘉珠, 三浦 一郎, 村西 修一
    • 学会等名
      第33回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺(静岡県伊豆市)
    • 年月日
      2014-07-09 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Complex behavior of point defects in functional oxides and nitrides: Insights from first principles2014

    • 著者名/発表者名
      F.Oba
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology Summer Meeting
    • 発表場所
      Cancun Mexico
    • 年月日
      2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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