ボンドエンジニアリングによるⅣ族系混晶原子層物質のマテリアルデザイン

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05056
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 秋山 亨 三重大学, 工学研究科, 准教授 (40362363)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 原子層物質 / 第一原理計算 / 2層ハニカム構造 / トポロジカル絶縁体 / 混晶 / 混和性 / III-V族 / II-VI族

研究成果の概要

SiGe等の二元系混晶原子層膜およびCSiGeおよびSiGeSn等の三元系原子層物質において、これらの混晶における混和性は成長基板による格子拘束により大きく変化し、組成によっては混和性が改善することを見出した。これら原子層物質のバンド構造も計算し、組成に依存して直接遷移型の半導体あるいはグラフェンと同様のディラックコーンを持つゼロギャップ半導体になり得ることを明らかにした。さらに、III-V族およびII-VI族等の化合物半導体を対象とした検討も行い、特に窒化物半導体において膜厚が薄い場合ではバルク状態では準安定構造であるヘキサゴナル構造が安定となることを見出した。

自由記述の分野

計算物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果によって、組成制御によるバンドエンジニアリングの実現と新物質創製および新規物性の提案がなされた。これらの成果は、混晶原子層新物質によるハンドエンジニアリング、スピントロニクス等へと発展する可能性が高く、これら各研究分野におけるデバイス開発および素子応用へと波及していくことが考えられる。また本研究課題の成果は混晶原子層科学・エレクトロニクスの学理の構築に寄与しており、原子層科学ならびにナノ構造科学の進展に大きく貢献する意義がある。