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2023 年度 実施状況報告書

2次元物質中の欠陥構造の精密制御による電気伝導・発光への影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K05056
研究機関法政大学

研究代表者

高井 和之  法政大学, 生命科学部, 教授 (80334514)

研究分担者 石黒 康志  東京電機大学, 工学部, 助教 (20833114)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードグラフェン / Auイオン / Iイオン / Raman散乱 / 欠陥
研究実績の概要

昨年度行ったB,Nイオンによる軽元素ビームによる欠陥導入とキャリアドーピングの結果を踏まえて,今年度は,電荷移動によるキャリアドーピングに加えてスピン軌道相互の導入が期待される重元素イオンとしてAu,Iイオンビーム照射による欠陥導入を行った.照射にあたっては前年度に開発したNaCl犠牲層を用いた手法を用い,加速電圧はB,Nイオンと同じ200 keVを適用した.代表的な2次元物質であるグラフェンに対してAu,Iイオンビームを照射した試料においては,いずれのイオン種においても欠陥導入によるホールドーピングが見られた.これは重原子イオン照射においては同じ加速電圧でもイオンエネルギーが大きくなるため,Au照射においてNaCl犠牲層との化学反応が有機されて実際にはAuCl3の形でグラフェンに注入されているためであることが判明し,注入イオンと犠牲層との反応についても今後検討を要することがわかった.一方,Au照射とAr照射による欠陥導入を比較したところ,Raman散乱の結果よりAu照射の方がグラフェン中のキャリアに対する散乱能が2倍程度大きくなることが見出された.これは欠陥の化学構造の違いによりグラフェンのフェルミエネルギーが変わることにより理解される.これらの結果についてをとりまとめ論文として出版した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り2次元物質への重原子イオンの照射による欠陥導入を実施して興味深い結果が得られている.

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続きMoS2へのFeイオン照射に加えて,TaS2に対するArイオン照射による欠陥導入を実施し,電気伝導,円偏光PLによる欠陥化学種依存性の評価を進める.

次年度使用額が生じた理由

試料保持単結晶基板の仕様決定に時間がかかったことから,今年度は発注を行わなかったため次年度使用が生じたが,仕様が確定したため次年度早々に発注する予定である.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Rutgers大(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers大
  • [国際共同研究] Ioffe研究所/ITMO大(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Ioffe研究所/ITMO大
  • [雑誌論文] Effects of chemical modification using Au or I ion beam irradiation on the carrier transport properties of graphene2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao, Y. Ishiguro, K. Nakamura, H. Yoshimoto, T. Nishimura, and K. Takai
    • 雑誌名

      Carbon Rep.

      巻: 3 ページ: 37-46

    • DOI

      10.7209/carbon.030104

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoluminescence features of nickel-nitrogen complexes in Ib HPHT diamond matrix2024

    • 著者名/発表者名
      I. Kaliya, V. Osipov, F. Shakhov, K. Takai, K. Bogdanov, A. Baranov
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 219 ページ: 118839

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2024.118839

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of low-energy ion-beam irradiation on the structure and electron transport of monolayer MoS22023

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhao, Y. Ishiguro, and K. Takai
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B

      巻: 543 ページ: 165095

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.165095

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolated Spin-7/2 Species of Gadolinium (III) Chelate Complexes on the Surface of 5-nm Diamond Particles2023

    • 著者名/発表者名
      V. Osipov, D. Boukhvalov, and K. Takai
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 ページ: 1995

    • DOI

      10.3390/nano13131995

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Spectroscopic study of photoluminescent molecules on graphene with applied gate voltage2024

    • 著者名/発表者名
      Ren Shiiba, Yuya Miyake, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • [学会発表] Effects of Ar+ beam irradiation and hydrogen exposure on the electrical conductivity of mono-layer MoS22024

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasaki, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • [学会発表] Effects of defect introduction using Ar+ beam irradiation on the surface hydrogen content in epitaxial graphene2024

    • 著者名/発表者名
      Shogo Mizutani, Yuya Miyake, Tomoaki Nishimura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • [学会発表] Correlation between catalytic activity and functional groups, dispersibility of graphene oxide2024

    • 著者名/発表者名
      Riku Suzuki, Yuya Miyake, Ryutaro Suzuki, Toshiyuki Shikata, Yoshiaki Matsuo, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 66th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • [学会発表] Modulation of Oxygen Molecular doping in Graphene and MoS2 by applying gate voltage2023

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshida, Taichi Umehara, Yasushi Ishiguro, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      Carbon 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional-group dependence of catalytic activity of graphene oxide in oxidative coupling of aromatic amine2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Takai, Ryutaro Suzuki, Riku Suzuki, Yoshiaki Matsuo, Nobuyuki Akai
    • 学会等名
      Carbon 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノダイヤモンドの低温液相条件下での化学修飾による構造・電子物性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      辻拓真,伊勢理沙,三宅裕也,高井和之
    • 学会等名
      分子科学討論会
  • [学会発表] 窒化ホウ素保護基Bdanを用いた対称ナノグラフェンの積層および酸化数制御による磁気的変調2023

    • 著者名/発表者名
      三宅裕也,高橋弘樹,小松直樹, 高井和之
    • 学会等名
      分子科学討論会
  • [学会発表] Structure and Physical Property of Oxidized / Reduced Nanodiamonds Through Wet Process at Low Temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Miyake, Takuma Tsuji, Risa Ise, Riku Suzuki, Aoi Kitamura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      The 65th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
  • [学会発表] エピタキシャルグラフェンに対する長時間Ar+ビーム照射による欠陥導入と水素吸着量への影響2023

    • 著者名/発表者名
      水谷彰吾,小幡吉徳,西村智朗,高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
  • [学会発表] 活性炭素繊維における磁気特性のNO分子吸着時間依存性2023

    • 著者名/発表者名
      柴田涼雅,日景結理奈,高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
  • [学会発表] 窒化ホウ素含有磁性ナノグラフェンの合成と物性2023

    • 著者名/発表者名
      三宅裕也,高橋弘樹,小松直樹, 高井和之
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
  • [学会発表] Tuning structure and electron transport properties of graphene by chemical modification using ion-beam irradiation2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao Yangzhou, Kosuke Nakamura, Hiroki Yoshimoto, Tomoaki Nishimura, Kazuyuki Takai
    • 学会等名
      第50回炭素材料学会年会
  • [備考] 高井研究室

    • URL

      https://takailab.ws.hosei.ac.jp/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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