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2021 年度 実績報告書

原子層半導体のボトムアップ成長によるラテラルホモ接合の実現

研究課題

研究課題/領域番号 19K15403
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

岡田 光博  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (10824302)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード遷移金属ダイカルコゲナイド / ガスソースCVD / 化学気相成長 / ドーピング
研究実績の概要

今年度は、研究の総仕上げを行うこととし、論文として成果をまとめる点に注力した。
MoS2に対するボトムアップ的手法によるラテラルホモ接合の実現のテーマについては、論文化を進めた。昨年度末に得られた放射光を用いた超高空間分解能X線光電子分光分析の結果を、機械学習を用いた高速処理によりカーブフィッティングし、結晶外縁部におけるNb 4+ピークの確認、及びMo 3d 4+ピークの低束縛エネルギーシフトを確認可能なマッピングデータの作成に成功した。この結果は、p-n接合の整流特性が、Nbドーピングしたp型領域に起因していることを示す結果である。これに加え、今までに蓄積した結果を総合し論文を投稿、そして12月にAPL Materials誌へ掲載され、この論文はAPL Materials誌 2021年12月号の表紙を飾った。
一方で、気体原料を用いたWS2の成長については、低温成長技術開発に向けた条件検討を進めていたところ、偶然準安定相WS2が成長する条件が存在することを見出した。得られた試料に対し高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡による原子分解能結晶構造観察を行ったところ、準安定相WS2に特有であるW原子のジグザグチェーン構造が観測され、得られた試料は確かに準安定相WS2であることを確認した。条件最適化の結果、得られた結晶粒径は150マイクロメートルを超え、既報(<40マイクロメートル)を超えるフレークの大面積な試料成長技術開発に成功した。以上の結果はRaman分光等、他の実験結果と併せ特許を出願するとともに、現在論文投稿中である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] One-step chemical vapor deposition of 3D-NbS2/2D-MoS2 metal/semiconductor junctions2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Okada, Naoya Okada, Wen-Hsin Chang, Toshitaka Kubo, Tetsuo Shimizu, Toshifumi Irisawa, Masatou Ishihara
    • 雑誌名

      2021 Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW)

      巻: 1 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1109/SNW51795.2021.00037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of MoS2-Nb-doped MoS2 lateral homojunctions: A monolayer p-n diode by substitutional doping2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Okada, Naoka Nagamura, Tarojiro Matsumura, Yasunobu Ando, Anh Khoa Augustin Lu, Naoya Okada, Wen-Hsin Chang, Takeshi Nakanishi, Tetsuo Shimizu, Toshitaka Kubo, Toshifumi Irisawa, Takatoshi Yamada
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 9 ページ: 121115-1-10

    • DOI

      10.1063/5.0070333

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] One-step chemical vapor deposition of 3D-NbS2/2D-MoS2 metal/semiconductor junctions2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Okada, Naoya Okada, Wen-Hsin Chang, Toshitaka Kubo, Tetsuo Shimizu, Toshifumi Irisawa, Masatou Ishihara
    • 学会等名
      2021 Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of monolayer MoS2 p-n junctions by spatially selective Nb doping during chemical vapor deposition2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Okada, Toshifumi Irisawa, Naoka Nagamura, Naoya Okada, Wen-Hsin Chang, Tetsuo Shimizu, Toshitaka Kubo, Masatou Ishihara
    • 学会等名
      2021 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] 気体原料を用いた1T′相WS2の化学気相成長2021

    • 著者名/発表者名
      岡田 光博、林 永昌、菊地 伊織、岡田 直也、張 文馨、清水 哲夫、久保 利隆、蒲 江、竹延 大志、山田 貴壽、入沢 寿史
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [産業財産権] 二硫化タングステン含有膜、およびその作製方法2021

    • 発明者名
      岡田 光博他
    • 権利者名
      国立研究開発法人 産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-128539

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公開日: 2022-12-28  

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