| 研究実績の概要 |
電気化学エッチング法によりFeSeの厚みを数nm程度まで薄くすることで、高い熱電特性が現れることがわかったが(Nature Communications 10, 825 (2019))、この現象の元素置換効果を調べた。SeをTe に置換することで、格子間距離や電子状態が変化する。Fe(Se,Te)の電気化学エッチングを行なったところ、超伝導転移温度とゼーベック係数の増大が観測され、熱電特性の向上がFeSe系で共通に見られることがわかった。さらに本年度は、FeSeの研究から得られた知見に基づき、さらなる熱電材料の探索を行なった。
FeSe以外の二次元層状カルコゲナイドとしてSnSeを取り上げ、薄膜作製および熱電効果の測定を行なった。p型伝導を示す、室温で800 uV/K程度の高い熱起電力を有する薄膜の作製に成功した。また、SnSe薄膜をベースとした電気二重層トランジスタデバイスを作製し、電界キャリアドープを試みたところ、数V程度の電圧印加により、もともと価電子帯にあったフェルミ準位を伝導帯へシフトさせることに成功した。その結果、SnSeでは初めての両極性トランジスタ動作を実現した。
二次元材料から他のカルコゲナイド低次元材料への展開として、半導体量子ドットを選んだ。まずは、フェルミ準位の制御を行うため、薄膜トランジスタを作製し電気特性の電界効果を調べていたところ、大きな光電流増幅効果を示すことを発見した。特に、CdSeをコアとするコアシェル構造の量子ドットを用いた場合、UV光を照射すると未照射時に比べ100000倍に電流が増大することを確認した(Advanced Electronic Materials 6, 1901069 (2020).)。
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