| 研究課題/領域番号 |
16H06331
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松田 一成 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (40311435)
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| 研究分担者 |
北浦 良 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50394903)
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| 研究期間 (年度) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| キーワード | 原子層 / バレースピン / フォトニクス |
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| 研究実績の概要 |
高品質な原子層物質の大面積作製技術)
原子層物質の物性測定やその応用のためには、高品質および大面積作製、ならびに原子層同士をファンデルワールス力で重ね合わせた原子層人工ヘテロ構造の作製、が求められておりその研究を進めた。従来、困難であると考えられていた機械剥離による大面積原子層物質作製について、金薄膜を利用した方法で100ミクロン以上の大面積のものが可能となっている。また、分子線エピタキシ―（MBE）法での原子層物質およびヘテロ積層構造への適用を進め、MoSe2およびNbSe2と六方晶窒化ホウ素との積層構造の成長に成功した。また、この研究を通して、Seの脱離という成長を制限している要因を特定することに成功した。現在、Seのクラッキングセルによる原子状Seのビームを用いて、より効率良くSeを骨格へ組み込みSe脱離を抑えることを試みている。
電界界効果トランジスタ構造デバイスの作製)
詳細な物性測定のために、原子層物質中でキャリア数の精密変調や電流検出の技術が必要であり、初期段階として電界効果を利用したトランジスタデバイス作製を行った。従来の、ウエットプロセスを含む微細加工法だけでなく、ドライトランスファーによるウエットプロセスを経ない方法で、電界効果トランジスタデバイスを作製した。その結果、作製した単層WSe2において、高いホール易動度を有するクリーンなデバイスの作製に成功した。
原子層物質の理論計算)理論計算においても、量子論に立脚した計算物質化学の手法を用い、二次元原子層物質の物質設計とその物性解明を行った。新たな半導体二次元物質の候補として、窒化ガリウムに着目し、その安定構造の探索と物性解明を行った。また、圧力による構造制御の可能性ならびに物性制御の可能性を提示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の研究計画項目である、高品質な原子層物質の大面積作製技術については、CVD, MBEなどの成長法に加え、新たに機械剥離でも高品質な大面積原子層作製のきっかけが得られている。さらに、今後のバレースピンデバイスを実現するための基盤技術である電界効果トランジスタデバイスの作製についても順調に進展している。また、理論計算についても多くの研究成果が得られるなど、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の方策として、本年度も引き続き、高品質な原子層物質の大面積作製技術や電界効果トランジスタデバイスの作製技術などの更なる高度化を進める。これに加え、バレースピンフォトニクスに向け、単層遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて、光によるバレースピン生成と検出の研究を推し進める予定である。
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