| 研究課題/領域番号 |
19K15443
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
一ノ倉 聖 東京工業大学, 理学院, 助教 (00792566)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 六方晶窒化ホウ素 / ワイドギャップ半導体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では窒素とホウ素の層状物質である立方晶窒化ホウ素(h-BN)に着目する。h-BNは 5.8 eVという非常に大きなバンドギャップを持つ半導体である。この エネルギーは215 nmの深紫外光に対応するため殺菌光源等への応用が考えられるが、発光デバイスの作製に必要なエネルギーバンド操作の方法が確立していない。そこで、本研究では単原子層h-BNを題材として、有機分子吸着やアルカリ金属インターカレーションによりエネルギーバンド操作を行っている。 昨年度はロジウム薄膜上の単原子層h-BNにリチウムを蒸着することで、2eV近くエネルギーバンドをシフトさせることに成功した。これはリチウムとロジウムの仕事関数差に相当するため、リチウムとロジウム基板の間に生じる電気双極子の作るポテンシャルがh-BNのバンドをシフトさせていると考えられる。
そこで、本年度はより仕事関数の小さいセシウムを用いることで、より大きなエネルギーバンドシフトが生じるかどうか検証した。リチウムと同様、ロジウム薄膜上の単原子層h-BNにセシウムを蒸着すると2.7eVものより大きなシフトが生じることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2.7eVのエネルギーバンドシフトによりh-BNはn型になっていることが期待されるため、この点では概ね順調に進展しているといえる。
しかし、h-BNのバンドギャップは約5.8eVと言われているものの、正確な値や直接・間接ギャップのいずれであるのかはまだわかっていない。そのためn型にドーピングできていることを証明するには実際に伝導体の底がフェルミ面近傍に位置していることを実験的に確かめる必要がある。
本年度はそのための実験まで行う予定であったが、感染症の流行に伴う出校制限によりそこまでの進捗は得られなかった。そのため研究期間を一年間延長する。
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| 今後の研究の推進方策 |
n型にドーピングできていることを証明するために、フェルミ面近傍のバンド構造の全体像を明らかとする。また、リチウムやセシウムがh-BNの表面に吸着しているのか、それとも基板との界面に侵入しているのか、明らかとするために計算との比較を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
感染症の流行に伴う出校制限により実験研究の遂行に遅れが生じたため繰り越した。使途に変更はなく、蒸着源や液体ヘリウムなどの消耗品である。
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