研究課題
平成28年度は、二硫化タングステンや二硫化モリブデン等の遷移金属ダイカルコゲナイド原子層の結晶の合成手法の改善および、光学顕微鏡下で利用可能な簡易なマニピュレーションシステムの構築を進めた。初期の実験に用いた電子顕微鏡観察を行いながら探針を操作する手法では、電子線によって試料がチャージアップし多量の不純物が原子層表面に吸着する。この不純物が、原子層のスライドを阻害し、また物性に影響を与える点が課題であった。この課題を解決するために長焦点かつ高倍率のレンズを利用可能な光学顕微鏡観察を選定・導入し、電子線による不純物の少ない環境で安定に操作可能なことを確認した。また、振動の少ない環境での実験を行うための実験系の整備を進めてきた。光学顕微鏡観察下では、空間分解能が電子顕微鏡より劣るため、操作や観察をスムーズに進めるためには10マイクロメートル以上のサイズのグレインを利用することが強く望まれる。この課題の解決に向け、遷移金属ダイカルコゲナイド原子層のグレインサイズの向上を目指し合成条件の改善に取り組んできた。特に、塩化ナトリウム等の試薬を原料供給の補助剤として用いる化学気相成長法に着目し、試薬の種類や温度等の各種条件検討を進めてきた。最適な条件下では、補助剤を用いない場合と比べ、シリコン基板上などで低温かつ非常に再現性良く均一な二硫化タングステンや二硫化モリブデン結晶が合成が可能なことを確認した。
2: おおむね順調に進展している
動く原子層としての遷移金属ダイカルコゲナイドに関する成長技術が順調に進展している。また、原子層のスライドが可能な簡易なシステムも構築でき、研究が順調に進展しているといえる。
スライド可能な原子層ヘテロ構造として、グラファイトや窒化ホウ素上基板の上での二硫化タングステンや二硫化モリブデン等の遷移金属ダイカルコゲナイド原子層の大面積合成を進めていく。特に、安定に大面積の結晶が窒化ホウ素上で合成出来れば、スライド技術を用いることで様々なナノ構造の作製が容易になる。前年度に、塩を補助剤とした化学気相成長法の改良を進め、シリコン基板上での安定かつ均一な成膜に成功してきた。この手法をグラファイトや窒化ホウ素基板上での成長に適用し、前半はグレインサイズの向上を中心に進めていく。グレインサイズの向上と共に、ナノプローバーを用いてカルコゲナイド原子層をスライドさせ、架橋原子層や積層構造などの作製に取り組む。このような特殊な構造の光学特性や機械的性質を評価し、原子層の新たな機能開拓と応用の可能性を探索していく。
すべて 2017 2016 その他
すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件)
Appl. Phys. Express
巻: 10 ページ: 045201-1-4
10.7567/APEX.10.045201
Sci. Rep.
巻: 6 ページ: 31223-1-8
10.1038/srep31223
巻: 9 ページ: 071201-1-4
10.7567/APEX.9.071201
Jpn. J. Appl. Phys.
巻: 55 ページ: 06GB01-1-3
10.7567/JJAP.55.06GB01
http://www.comp.tmu.ac.jp/miyata/index.html
