研究課題
原子数個の厚みを有する２次元ナノシートは、高電子・イオン移動度、柔軟性、透明性、高耐熱等など、従来のバルク材料・薄膜とは異なる機能の発現が期待され、次世代のエレクトロニクス分野での応用が期待されている。しかしながら、従来の合成では、層状化合物の剥離というトップダウン手法が利用されており、多彩な機能を有し、応用上重要である非層状無機化合物には適用できず、得られる材料、機能は限定されていた。本研究では、超伝導性、強誘電性、磁性など機能の宝庫と言える酸化物をターゲットに、２次元酸化物ナノシートのボトムアップ合成に挑戦し、新規機能の開拓を進めた。ボトムアップ合成については、昨年度開発した気－液界面合成法に加え、鋳型合成法などの検討を行った、気－液界面合成法では、サイズ、形状を精密に制御したZnOナノシートの合成に成功した。他方、鋳型合成法では、界面活性剤結晶の層間をテンプレートとして利用した新規合成法を開発し、Pt、SiO2、CeO2などの合成に成功した。さらに、ボトムアップ合成を広く、酸化物系、カルコゲナイド系に拡張することで、メソポーラスシリカ、面方位を制御したMoS2ナノリボン、ウェハースケールMoS2などの合成に成功した。昨年度および本年度合成したナノシートに対し、光電子分光による電子構造評価、SPMによる物性評価に加え、ナノシートに電極を配した単一ナノシートデバイスを作製し、数nmの臨界薄膜での特性評価を行った。これらの特性評価の結果、BaTiO3のサイズ効果フリー強誘電性、CeO2の高いイオン伝導性、メソポーラスシリカの超低誘電率など、ナノシート由来の特異物性を確認した。現在、本研究で開発したボトムアップ合成法を様々な酸化物、金属に適用し、臨界膜厚で発現する特異構造・物性の開拓やグラフェンを凌駕する新材料の開発を進めている。
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