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2018 年度 実績報告書

層状半導体二次元結晶を用いたスピントロニクスと情報処理

研究課題

研究課題/領域番号 16J05099
研究機関大阪大学

研究代表者

張 奕勁  大阪大学, 産業科学研究所, 特別研究員(SPD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード遷移金属カルコゲナイド / 二次元物質 / ナノチューブ / バルク光起電力 / 太陽電池
研究実績の概要

今年度は、マックスプランク研究所での装置立ち上げが遅延していた昨年度に開始した遷移金属カルコゲナイド(TMD)ナノチューブの研究を継続し、主にバルクフォトボルタイック効果(bulk photovoltaic effect, BPVE)に着目した。
TMDは二次元の層状物質であり、TMDナノチューブはそれを丸めたチューブ構造をしている。BPVEは接合や界面を用いない光起電力効果で、一般的なp-n接合における光起電力効果とは全く異なるメカニズムによって発生する。そのため、BPVEは従来の太陽電池の変換効率の理論限界である30%を超える可能性を有する効果である。
今回我々はTMDナノチューブを用いて作製したナノデバイスでBPVEを観測した。ナノデバイスにおける当現象の報告はこれが初めてである。我々の用いた初歩的な構造のデバイスで外部量子効率1.3%を記録し、これは既知の他のバルク物質よりも数桁以上大きい値である。今後、次世代の太陽電池材料の候補としてナノ物質に注目が集まると思われる。また、二次元のままのTMDではこの現象は無視できる程に小さいことも確認し、結晶の対称性を低くすることが変換効率の上昇に重要な役割を担っていることが分かった。これらの成果は英国科学誌「Nature」から出版される。
また、本年度中には三つの招待講演を含む五つの学会で発表を行った。加えて、国内外の計6つの大学・研究機関でセミナーを行い、これまでの研究成果を発表した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [国際共同研究] Holon Institute of Technology/Weizmann Institute of Science(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Holon Institute of Technology/Weizmann Institute of Science
  • [雑誌論文] Emergent photovoltaic effect in intrinsic tungsten disulphide2019

    • 著者名/発表者名
      Y. J. Zhang, T. Ideue, M. Onga, F. Qin, R. Suzuki, A. Zak, R. Tenne, J. H. Smet, Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 遷移金属カルコゲナイドナノチューブの光起電力2019

    • 著者名/発表者名
      張奕勁、井手上敏也、恩河大、秦峰、鈴木龍二、Alla Zak、Reshef Tenne、Jurgen Smet、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] Emergent optoelectronic functionality in low dimensional non-centrosymmetric semiconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Yijin Zhang, Toshiya Ideue, Masaru Onga, Feng Qin, Ryuji Suzuki, Alla Zak, Reshef Tenne, Jurgen H. Smet, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      META 2019, the 10th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optoelectronic properties of tungsten disulfide nanotube2018

    • 著者名/発表者名
      Yijin Zhang, Yoshihiro Iwasa, Jurgen Smet
    • 学会等名
      FET international workshop 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of crystal symmetry on optical responses in transition metal dichalcogenide nanostructures2018

    • 著者名/発表者名
      Yijin Zhang, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      International Workshops -Dirac Fermions and Relativistic Effects in 2D Materials-
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optoelectronic Functionalities of Transition-Metal Dichalcogenide Nanostructures2018

    • 著者名/発表者名
      Yijin Zhang
    • 学会等名
      International Symposium -Low Dimensional Materials for Optoelectronics-
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optoelectronic functionalities in non-centrosymmetric low-dimensional materials2018

    • 著者名/発表者名
      Yijin Zhang
    • 学会等名
      EU-JP Tokyo One-day Sympoium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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