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原子層/分子集積体ヘテロ界面を用いた機能開拓

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 16H00963
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

北浦 良  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50394903)

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
5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード電気二重層トランジスタ / 原子層 / 拡散バリア / 分子性固体 / 電界効果トランジスタ / 分子性結晶 / 六方晶窒化ホウ素 / 原子層物質
研究実績の概要

本年度は、昨年度に進めたデバイス構造の作製法についてさらなる検討を加えるとともに、作製したデバイスの電子物性計測を行った。昨年度は、(1)分子性結晶への六方晶窒化ホウ素(hBN)の転写、および(2)hBNへの分子の蒸着、の異なる二通りの方法を用いてhBN/分子性結晶の清浄な界面の作製を検討したが、(1)では清浄な界面を形成することが困難であることが明らかになったため、本年度は(2)の方法についてのみ継続して検討を行った。hBNの転写方法、デバイスの作成方法に種々の検討を加えた結果、厚さが2~3nmの数層hBN超薄膜を用いてC60/hBNの積層デバイスの作製に成功した。このデバイスにイオン液体を滴下し、hBN超薄膜でC60チャンネルを保護した電気二重層トランジスタ構造を作製した。このhBN保護電気二重層トランジスタでは、4 V程度のゲート電圧を加えてもC60が溶出せずに安定に存在しており、hBNの緻密な構造による拡散バリア層という当初のコンセプトを実証することに成功した(ゲート電圧印加前後での顕微鏡観察および分光分析の結果が全く変わらなかった)。また、この構造を用いてイオンゲートによるC60チャネルへのキャリア注入とトランジスタ動作を確認することにも成功した。ただし、3 nmとhBNが厚いためキャリア注入量が少なかったことが問題である。今後は、単層hBNをバリア層としたデバイスへの展開を行っていきたい。

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

    (12件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct and Indirect Interlayer Excitons in a van der Waals Heterostructure of hBN/WS2/MoS2/hBN2018

    • 著者名/発表者名
      Okada M, Kutana A, Kureishi Y, Kobayashi Y, Saito Y, Saito T, Watanabe K, Taniguchi T, Gupta S, Miyata Y, Yakobson BI, Shinohara H, Kitaura R
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 12 号: 3 ページ: 2498-2505

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b08253

    • NAID

      120006496402

    • 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] Observation of biexcitonic emission at extremely low power density in tungsten disulfide atomic layers grown on hexagonal boron nitride2017

    • 著者名/発表者名
      M. Okada, Y. Miyauchi, K. Matsuda, T. Taniguchi, K. Watanabe, H. Shinohara, and R. Kitaura
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 7 号: 1 ページ: 322-322

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00068-0

    • NAID

      120006305891

    • 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
  • [雑誌論文] Molecular beam epitaxy growth of monolayer niobium diselenide flakes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hotta, T. Tokuda, S. Zhao, K. Watanabe, T. Taniguchi, H. Shinohara, R. Kitaura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 13 ページ: 133101-133101

    • DOI

      10.1063/1.4963178

    • NAID

      120005895205

    • 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] Simple fabrication of air-stable black phosphorus heterostructures with large-area hBN sheets grown by chemical vapor deposition method2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sinha, Y. Takabayashi, H. Shinohara, R. Kitaura
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 3 号: 3 ページ: 035010-035010

    • DOI

      10.1088/2053-1583/3/3/035010

    • 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] Two-dimensional metallic NbS2: growth, optical identification and transport properties2016

    • 著者名/発表者名
      Sihan Zhao, Takato Hotta, Takashi Koretsune, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katsuaki Sugawara, Takashi Takahashi, Hisanori Shinohara & Ryo Kitaura
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 025027-025027

    • DOI

      10.1088/2053-1583/3/2/025027

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      A3 conference on emerging materials
    • 発表場所
      Korea, Buyeo
    • 年月日
      2016-10-30
    • 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] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      ナノカーボン研究会 ZAO16
    • 発表場所
      たかみや瑠璃クラリゾート
    • 年月日
      2016-08-19
    • 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] Bottom-up fabrication and optical properties of high-quality two-dimensional atomic layers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitaura
    • 学会等名
      7th UK-Japan Symposium on Fundamental Research Advances in carbon nanomaterials
    • 発表場所
      London, UK
    • 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
  • [図書] CSJカレントレビュー「二次元物質の科学」2017

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      日本化学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 応用物理2017

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      266
    • 出版者
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 『カルコゲナイド系層状物質の最新研究』2016

    • 著者名/発表者名
      北浦良
    • 総ページ数
      286
    • 出版者
      CMC
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://nano.chem.nagoya-u.ac.jp/japanese/people/kitaura/index.html

    • 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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