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電界効果近接場分光による遷移金属カルコゲナイドの局所光物性解明と構造制御

公募研究

研究領域原子層科学
研究課題/領域番号 16H00919
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関首都大学東京

研究代表者

柳 和宏  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30415757)

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
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード遷移金属ダイカルコゲナイド / 原子層 / 近接場分光 / 電界効果 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 / 光物性 / 物性 / 遷移金属カルコゲナイド
研究実績の概要

遷移金属カルコゲナイド(TMDC)の単層試料やヘテロ接合試料は、基礎科学・応用の両面から、極めて活発に研究がされている。最近では、MoS2やWSe2において2H構造と1T構造間の転移がドーピング・アニーリングにより制御可能であることが報告されている。TMDCにおける興味深い光物性は、構造欠陥・グレインバウンダリ(GB)・接合界面といった特異な局所構造において特に見られ、局所構造と光物性・電場応答特性の関係解明は必須である。そこで本研究では、申請者の近接場分光測定技術(SNOM)に、カンチレバよりバイアス電圧を印加する機構を設け、原子層の欠陥・GB・接合界面に存在する励起子・トリオン・束縛励起子を、回折限界を超えた空間分解能で解明し、且つ、その電界効果特性を明らかにし、更に、同技術の特性を生かし、局所的なレーザー加熱・ドーピングにより、2H-1T構造を制御する技術を開発することを目的として研究を進めた。昨年度までに、電界効果SNOM系の立ち上げに成功し、化学気相法で作成した単層MoS2試料の局所光学特性変調に成功した。この最終年度においては、剥離法によって作成したMoTe2試料に対して、同様な手法を行い、2H-1T'構造制御の研究、および、剥離法により作成したMoS2試料の単層および二層部位の局所光物性制御の研究を行った。結果として、MoTe2における2H-1T'の構造制御研究は、既報で報告されているのと同様なラマンスペクトルの変化が見られたが、共同研究者らとの議論と、β相結晶との比較により、本来の1T'構造とは異なる構造となっていると結論づけた。また、剥離MoS2系において電界効果SNOM法を用いることにより、発光効率の背景や、二層部位に見られる顕著なStark効果と思われる振る舞いを検出することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Intersubband plasmons in the quantum limit in gated and aligned carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Kazuhiro、Okada Ryotaro、Ichinose Yota、Yomogida Yohei、Katsutani Fumiya、Gao Weilu、Kono Junichiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 1121-1121

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03381-y

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Inner tube growth and electronic properties of metallicity-sorted nickelocene-filled semiconducting single-walled carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Kharlamova M. V.、Kramberger C.、Sauer M.、Yanagi K.、Saito T.、Pichler T.
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 124 号: 3 ページ: 247-253

    • DOI

      10.1007/s00339-018-1679-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase analysis of coherent radial-breathing-mode phonons in carbon nanotubes: Implications for generation and detection processes2018

    • 著者名/発表者名
      Shimura Akihiko、Yanagi Kazuhiro、Yoshizawa Masayuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 3 ページ: 035441-035454

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.035441

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bias-induced modulation of ultrafast carrier dynamics in metallic single-walled carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Maekawa Keisuke、Yanagi Kazuhiro、Minami Yasuo、Kitajima Masahiro、Katayama Ikufumi、Takeda Jun
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 7 ページ: 075435-075441

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.075435

    • NAID

      120006533226

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of Nickelocene-Filled Single-Walled Carbon Nanotubes by Conductivity Type and Diameter2017

    • 著者名/発表者名
      Kharlamova Marianna V.、Kramberger Christian、Yanagi Kazuhiro、Sauer Markus、Saito Takeshi、Pichler Thomas
    • 雑誌名

      physica status solidi (b)

      巻: 254 号: 11 ページ: 1700178-1700178

    • DOI

      10.1002/pssb.201700178

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intertube effects on one-dimensional correlated state of metallic single-wall carbon nanotubes probed by 13C NMR2017

    • 著者名/発表者名
      N. Serita, Y. Nakai, K. Matsuda, K. Yanagi, Y. Miyata, T. Saito, Y. Maniwa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 号: 3 ページ: 035128-035132

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.035128

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extraction of High-Purity Single-Chirality Single-Walled Carbon Nanotubes through Precise pH Control Using Carbon Dioxide Bubbling2017

    • 著者名/発表者名
      Ichinose Yota、Eda Junko、Yomogida Yohei、Liu Zheng、Yanagi Kazuhiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 24 ページ: 13391-13395

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b03896

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Manipulation of local optical properties and structures in molybdenum-disulfide monolayers using electric field-assisted near-field techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Nozaki, Musashi Fukumura, Takaaki Aoki, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 46004-46010

    • DOI

      10.1038/srep46004

    • 関連する報告書
      2016 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] Thermoelectric Properties of WS2 Nanotube Networks2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawai, M. Sugahara, R. Okada, Y. Maniwa, Y. Yomogida, K. Yanagi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 1 ページ: 015001-015003

    • DOI

      10.7567/apex.10.015001

    • NAID

      210000135732

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] "Improvement of thermoelectric performance of single-wall carbon nanotubes by heavy doping: Effect of one-dimensional band multiplicity2017

    • 著者名/発表者名
      D. Hayashi, Y. Nakai, H. Kyakuno, T. Yamamoto, Y. Miyata, K. Yanagi, Y. Maniwa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 9 号: 12 ページ: 125103-125106

    • DOI

      10.7567/apex.9.125103

    • NAID

      210000138127

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical microspectroscopy study on enriched (11,10) SWCNTs encapsulating C60 fullerene molecues2016

    • 著者名/発表者名
      B. Anis, K. Yanagi, C.A. Kuntscher
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 107 ページ: 593-599

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2016.06.026

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ambipolar transistors based on random networks of WS2 nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Sugahara, H. Kawai, Y. Yomogida, Y. Maniwa, S. Okada, K. Yanagi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 9 号: 7 ページ: 075001-075003

    • DOI

      10.7567/apex.9.075001

    • NAID

      120007129536

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Disentangling Vacancy Oxidation on Metallicity-Sorted Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      D. J Mowbray, A. P. Paz, G. Ruiz-Soria, M. Sauer, P. Lacovig, M. Dalmiglio, S. Lizzit, K. Yanagi, A. Goldoni, T. Pichler, P. Ayala, A. Rubio
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 32 ページ: 18316-18322

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b06163

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Fermi Level Tuned and Aligned Single Wall Carbon Nanotube Thin Films2018

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      The 54th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二硫化タングステンナノチューブの構造分離2018

    • 著者名/発表者名
      蓬田 陽平
    • 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] Intersubband plasmons in gated and aligned single-wall carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近接場分光顕微鏡を用いた原子層材料の局所構造制御法開発2017

    • 著者名/発表者名
      西留比呂幸
    • 学会等名
      第2回先端材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場法によるMoTe2薄膜の局所構造制御に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司
    • 学会等名
      第2回先端材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二硫化タングステンナノチューブにおける熱電変換効率の測定2017

    • 著者名/発表者名
      菅原光成
    • 学会等名
      第2回先端材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場による遷移金属カルコゲナイド薄膜の局所光物性制御と構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場法によるMoTe2薄膜の構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司
    • 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] ゲート印加配列制御単層カーボンナノチューブ薄膜におけるインターサブバンドプラズモン2017

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      第53回フラーレンナノチューブグラフェンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場法によるMoTe2薄膜の局所構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司
    • 学会等名
      第53回フラーレンナノチューブグラフェンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高密度キャリア注入時に形成されるナノチューブ軸に垂直方向の光吸収2017

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノチューブの熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノチューブ熱電物性の制御2017

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      東京理科大学ナノカーボン研究部門ワークショップ2016
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extraction of High-Purity Single-Chirality Single-Wall Carbon Nanotubes by Precise Tuning of pH using CO2 Bubbling2017

    • 著者名/発表者名
      Yota Ichinose, Junko Eda, Yutaka Maniwa, Yohei Yomogida, Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      第52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
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tuning of local optical properties of MoS2 monolayer and its structural control using electric-field-effect scanning near-field optical microscopy techniques2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司, 福村武蔵, 青木孝晶, 真庭豊, 蓬田陽平, 柳和宏
    • 学会等名
      第52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
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tuning of local optical properties of MoS2 monolayer and its structural control using electric-field-effect scanning near-field optical microscopy techniques2017

    • 著者名/発表者名
      J. Nozaki, M. Fukumura, T. Aoki, Y. Maniwa1, Y. Yomida, K. Yanagi
    • 学会等名
      International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials 2017
    • 発表場所
      Kirchberg, Austria
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電界効果近接場による単層MoS2薄膜の局所キャリア注入と構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司, 福村武蔵, 青木孝晶, 真庭豊, 蓬田陽平, 柳和宏
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電界効果近接場による単層MoS2薄膜の局所キャリア注入と構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      野崎純司, 福村武蔵, 青木孝晶, 真庭豊, 蓬田陽平, 柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 原子層の近接場分光と電界効果2016

    • 著者名/発表者名
      柳和宏
    • 学会等名
      物性研短期研究会
    • 発表場所
      千葉
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柳和宏2016

    • 著者名/発表者名
      原子層における近接場分光
    • 学会等名
      WITec workshop
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical and Photo-thermoelectric Properties of Fermi Level tuned Single Walled Carbon Nanotubes with Selected electronic Structure2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      The 77th JSAP Autumn Meeting 2016
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 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] Control of Physical Properties of Nanotubes by Electrolyte Gating2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yanagi
    • 学会等名
      FET workshop 2016
    • 発表場所
      Minnesota, USA
    • 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] WS2ナノチューブを用いた両極性トランジスタ2016

    • 著者名/発表者名
      岡田遼太朗、菅原光成、河合英輝、蓬田陽平、真庭豊、岡田晋、柳和宏
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金属型単層カーボンナノチューブにおける高ゼーベック・低抵抗状態での光熱電変換現象2016

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬遥太, 中村昌稔 , 河合英輝, 真庭豊, 蓬田陽平, 柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域近接場分光測定によるNbドープWS2単層薄膜の局所光吸収構造の解明2016

    • 著者名/発表者名
      野崎純司, 佐々木将悟, 宮田耕充, 真庭豊,  蓬田陽平, 柳和宏
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究室のWebサイト

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/nano2/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体素子の製造方法、及び半導体素子2017

    • 発明者名
      柳和宏、野崎純司、蓬田陽平
    • 権利者名
      柳和宏、野崎純司、蓬田陽平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 単一カーボンナノチューブの製造方法2017

    • 発明者名
      柳和宏、蓬田陽平、一之瀬遥太
    • 権利者名
      柳和宏、蓬田陽平、一之瀬遥太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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