公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
本研究では、様々なファンデルワールス結晶を捻り角度を持たせて積層することで非周期的人工二次元構造（ファンデルワールスハイパーマテリアル）を創出し、特徴的電気輸送や光物性の開拓を行う。並進対称性を持たないファンデルワールス結晶界面をハイパーマテリアルとして捉えて包括的に研究し、ツイスト積層ファンデルワールス結晶界面における特徴的超伝導物性や磁気輸送現象、および励起子特性や光電流応答といった光物性の探索と開拓を行う。
2次元ファンデルワールス結晶界面における準周期的2次元構造（ファンデルワールスハイパーマテリアル）とその特徴的光電荷物性の研究を推進した。これまでに、3回回転対称性を持つ2次元半導体であるWSe2と2回回転対称性を持つ2次元半導体である黒リンを両物質の鏡像面が平行になるように積層して作製した界面において、鏡像面方向に分極およびそれを反映したバルク光起電力効果が発現することを報告していた。本年度は、このヘテロ界面の積層角度を変化させた捻り積層界面に着目し、そのような準周期2次元ヘテロ界面において分極や光起電力特性、第2次高調波発生がどのように変調されるかを詳細に調べた。捻り積層角度を持つような積層界面では、両物質の鏡像面が平行になるように積層した0度積層界面で存在していた鏡像対称性が消失しているが、そのような対称性がより低下した界面においても特定の方向にバルク光起電力効果が現れ、その大きさが積層角度に依存するような振る舞いが観測された。同様の結果は第2次高調波発生の実験においても確認され、WSe2単独とは異なる特定の方位に歪んだ直線偏光の角度依存性を持つ第2次高調波のパターンがが積層角度によって系統的に変化する様子が明らかになった以上の結果は、結晶構造の異なる非極性2次元半導体ヘテロ界面において発現する分極の大きさや方向が、積層角度によって変調されることを示唆しており、今後様々なファンデルワールスハイパーマテリアルを開拓する上で重要な知見になると考えられる。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2022 2021 2020 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 12件) 備考 (1件)
Science
巻: 372 号: 6537 ページ: 68-72
10.1126/science.aaz9146
Annual Review of Condensed Matter Physics
巻: 12 号: 1 ページ: 201-223
10.1146/annurev-conmatphys-060220-100347
Physical Review Research
巻: 2 号: 4
10.1103/physrevresearch.2.042046
https://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/data/setnws_202104021333120169363733_579329.pdf
