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2023 年度 研究成果報告書

原子層モアレ超格子系におけるフォノン物性の解明と制御

研究課題

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研究課題/領域番号 21H01017
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関立命館大学

研究代表者

毛利 真一郎  立命館大学, 理工学部, 准教授 (60516037)

研究分担者 荒木 努  立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126)
藤井 高志  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (60571685)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードモアレ超格子 / フォノン物性 / 熱伝導 / グラフェン / 原子層材料
研究成果の概要

顕微ラマン分光を用いて、グラフェンモアレ超格子系の熱伝導度の角度依存性を調べた。架橋ツイスト2層グラフェンでは積層角度が大きいと熱伝導度が低下する傾向にあることが示された。また、グラフェン/h-BNモアレ超格子系では、わずかな積層角度の変化で熱伝導度が大きく変化することが観測された。フォノン物性変調を目指し、モアレ超格子系への金属ガリウムナノ粒子の蒸着を行ったところ、積層角度によってフォノン物性の変化に違いが出ることが分かった。さらに、周期分極反転構造を利用した原子層材料へのリモートキャリアドーピングにおいて、h-BN中間層の厚みの影響を明らかにした。

自由記述の分野

ナノ材料物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子層材料は次世代の省エネ電子デバイス応用のキーになる材料であり、そのフォノン物性や熱物性の解明は、省エネ性能向上に資する点で社会意義が大きい。本研究で、積層角度によって熱伝導度が変化する様子を実験的に明らかにすることができた点は、基礎科学的観点から大きな意義があるとともに、今後の省エネデバイスの設計指針を与える成果でもある。また、金属ナノ粒子の蒸着によりフォノン物性を制御できる可能性を見出した点も応用上重要な成果であると考えている。また、分極反転構造を用いたキャリアドーピングの成果は、低損失な原子層半導体デバイス応用への道を開く成果であり、今後そのデバイス応用にも取り組んでいきたい。

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公開日: 2025-01-30  

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