• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

完全結晶に存在する空間自由度および乱れが創出する機能と応用

公募研究

研究領域特異構造の結晶科学:完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス
研究課題/領域番号 19H04530
研究機関東北大学

研究代表者

谷垣 勝己  東北大学, 材料科学高等研究所, 名誉教授 (60305612)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード結晶 / 乱れ / 非調和フォノン / 有機半導体 / キャリヤ注入 / 熱電効果
研究実績の概要

物質には、完全性と不完全性の両面がある。単結晶では基板界面や物質表面の構造は単結晶とは異なる局所構造が存在する。多孔質などの大きな内部空間を有する一連の物質群では、単結晶においてもその内部空間に存在する空間自由度のために、原子の運動は大きな異常振動を示し、フォノンの非調和性が発現する。このような完全性と不完全性の2つの局面は様々な形でその物性に反映される。結晶における完全性と不完全性は、本来は相反する特性であるが、その2つの特性が協奏的に働く場合には、特殊あるいは新奇な物性機能を創出する上で、重要な新しい制御方法となる事が期待される。本新学術領域研究である、「特異構造の結晶科学:完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス」はこのような研究分野を、化合物半導体を中心として探求する新学術研究領域と言える。本公募研究では、単結晶が有する結晶の完全性と同時に存在する空間の自由度などの局所構造として存在する結晶の不完全性を詳細な構造解析により理解して、原子のダイナミクスの自由度から発現するフォノンの非調和性と電子物性との相関を研究した。また、有機半導体結晶における分子秩序の乱れによるエネルギー準位の広がりを利用して、有機半導体において優れた特性を有する両極性(電子と正孔)電極を創出すると共に、電界発光素子(EL)および電界効果型トランジスタ型有機半導体レーザ実現へ向けた研究を遂行した。
成果として、(1)空間自由度と非調和フォノンの研究に関して、クラスレート型結晶に関して提案していた統一概念を、パイロクロア型およびスクッテルダイト型の結晶を含めて適用できる可能性を探った。(2)無秩序構造を利用した両極性有機半導体電極に関して、新しい概念の電極を提案して、有機半導体レーザ実現への可能性を示した。これらの研究成果は、結晶の完全性と不完全性の協調により実現される重要な成果である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Large thermopower in topological surface state of Sn-BSTS topological insulators: Thermoelectrics and energy-dependent relaxation times2021

    • 著者名/発表者名
      Stephane Yu Matsushita, Kakeru Ichimura, Khuong Kim Huynh, and Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 ページ: 014205_1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.014205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron correlations and charge segregation in layered managanese pnictide antiferromagnets showing anomalously large magnetoresistance2021

    • 著者名/発表者名
      N. Jansa, K.-K. Huynh, T. Ogasawara, M. Klanjsek, P. Jeglic, P. Carretta, K. Tanigaki, and D. Arcon
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 103 ページ: 064422_1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.064422

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large-proximity-induced anomalous Hall effect in Bi2-xSbxTe3-ySey/Cr2Ge2Te6 heterostructure prepared by film transfer method2021

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Nagata, Stephane Yu Matsushita, Xin C. Pan, Kim Khuong Hyunh, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 ページ: 024208_1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.024208

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large negative magnetoresistance in the antiferromagnet BaMn2Bi22021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Ogasawara, Kim-Khuong Huynh, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Denis Arcon, Motoi Kimata, Stephane Yu Matsushita, Kazumasa Nagata, and Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 103 ページ: 125108_1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.125108

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Site occupancy preference, electrical transport property and thermoelectric performance of Ba8Cu6xGe40+x single crystals grown by using different metal fluxes2020

    • 著者名/発表者名
      Jiazhen Wu, Jingtao Xu and Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Mater. Adv.

      巻: 1 ページ: 2953-2963

    • DOI

      10.1039/D0MA00721H

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A new electrode for both hole and electron ambipolar injection via surface nanostructure control in carbon-based semiconductors2021

    • 著者名/発表者名
      Katsumi Tanigaki, Thangavel Kanagasekaran, and Hidekazu Shimotani
    • 学会等名
      The 8th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal (CGCT-8)
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機半導体レーザの利得損失と共振状態2021

    • 著者名/発表者名
      谷垣勝己, カナガセカラン, サンガベル, 下谷秀和
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] BaMn2Bi2における伝導率の磁場・温度に対するスケール2021

    • 著者名/発表者名
      小笠原拓磨, Khuong Kim Huynh, 松下ステファン悠, 谷垣勝己
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] 転写法を用いて作成したBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3/Cr2Ge2Te6における磁気抵抗効果の観測2021

    • 著者名/発表者名
      永田一将, 松下ステファン悠, Xing Chen Pan, Kim Khuong Huynh, 谷垣勝己
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会(2021年)
  • [学会発表] 有機半導体レーザの利得損失と共振状態2021

    • 著者名/発表者名
      谷垣 勝己、Kanagasekaran Thangavel、下谷 秀和
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 有機DFBレーザーにおけるミニストップバンド端でのレーザー発振2021

    • 著者名/発表者名
      下谷 秀和、三浦 大輝、カナガセカラン サンガベル、谷垣 勝己
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Electron-phonon and electron-electron interactions in electron doped aromatic carbon materials viewed from electrical transport2021

    • 著者名/発表者名
      Katsumi Tanigaki, Yuki Matsuda, Satoshi Heguri
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Wrinkle formation and its effect on the magnetic properties of Cr2Ge2Te6/NiO heterostructures2021

    • 著者名/発表者名
      Andres Llacsahuanga Allcca, Hiroshi Idzuchi, Xing Chen Pan, Katsumi Tanigaki, Yong Chen
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 電流駆動有機半導体レーザ:電場励起と光励起2020

    • 著者名/発表者名
      谷垣 勝己、カナガセカラン サンガベル、三浦大輝、下谷 秀和
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 転写法によるBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3/Cr2Ge2Te6ヘテロ構造の作製と異常ホール効果の観測2020

    • 著者名/発表者名
      永田一将, 松下ステファン悠, Xin Chen Pan, Kim Khuong Huynh, 谷垣勝己
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] The large magnetoresistance in BaMn2Bi2 antiferromagnets and its possible origins2020

    • 著者名/発表者名
      Kim-Khuong Huynh, Takuma Ogasawara, Stephane Yu Matsushita, Motoi Kimata, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Katsumi Tanigaki
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 電流駆動有機半導体レーザ:電流励起と光励起2020

    • 著者名/発表者名
      谷垣 勝己、三浦大輝、 Thangavel Kanagasekaran、下谷 秀和
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 電流駆動有機半導体レーザ2020

    • 著者名/発表者名
      谷垣 勝己、Kanagasekaran Thangavel、下谷 秀和
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-Dimensional Topological Insulators and Applications2020

    • 著者名/発表者名
      K. Tanigaki
    • 学会等名
      QPQIS 2020 (International Symposium on Quantum Physics and Quantum Information Sciences)
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi