ナノ構造体の局所力学場制御によるバレートロニクスデバイスの創製

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 機能コアの材料科学
• 研究課題/領域番号: 20H05189
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 蒲 江 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00805765)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 遷移金属ダイカルコゲナイド / バレー分極 / 円偏光 / 発光デバイス / 歪み効果 / 電解質

研究実績の概要

本研究の目標は、ナノスケール材料において力学特性がもたらす局所電子構造変化を解明・制御することで、全く新しい電子機能（バレートロニクス）デバイスの実現を目指す。具体的には、空間反転対称性が破れた新奇原子層半導体、遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）が有する、波数空間における磁気的に非等価なバレーを力学的に局所制御する手法を確立し、これにより材料全体に生じるバレー流を新たな自由度とする電子光デバイスの作製を目的とする。
本研究目的に対し、本年度は（I）フレキシブル基板上へのTMDC発光素子の作製技術確立と、（II）歪みを導入した発光素子の円偏光分解測定、の2項目について取り組んだ。以下にそれぞれの項目に関して研究実績の概要を示す。
（I）フレキシブル基板上のTMDC発光素子
プラスチック基板上において単層TMDCを用いた発光素子作製・評価技術の構築を行った。まず、化学成長したTMDC単層膜をPEN基板上に転写し、柔軟性を有する発光素子を作製した。次に、一軸性歪みを印加しながら光励起及び電流励起発光の観測と分光評価を行った。その結果、歪み効果を導入した発光素子の作製に成功した。
（II）歪みを導入した室温円偏光発光素子
歪みを電流に垂直に導入することで誘起される有効磁場により、室温において円偏光制御を行った。まず、一軸性歪みを印加しながら電流励起発光の円偏光発光特性を評価したところ、室温において円偏光発光を観測した。次に、理論計算の結果を基にシミュレーションを行った結果、歪みによる室温円偏光発光制御の物理的メカニズムを明らかした。最後、歪みを利用することで電気的に右巻き及び左巻き円偏光を切り替え可能な発光素子作製にも成功した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

備考

プレスリリース

研究成果

• [国際共同研究] The University of Hong Kong/National Sun Yat-sen University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: The University of Hong Kong/National Sun Yat-sen University
• [雑誌論文] Three-dimensional networks of superconducting NbSe2 flakes with nearly isotropic large upper critical field (2021)
  • 著者名/発表者名: Togo Takahashi, Chisato Ando, Mitsufumi Saito, Yasumitsu Miyata, Yusuke Nakanishi, Jiang Pu, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: npj 2D materials and applications 巻: 5 ページ: 31
  • DOI: 10.1038/s41699-021-00210-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensionality of thermoelectric properties of semiconducting nanomaterials (2021)
  • 著者名/発表者名: Yota Ichinose, Manaho Matsubara, Yohei Yomogida, Akari Yoshida, Kan Ueji, Kaito Kanahashi, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Takahiro Yamamoto, Kazuhiro Yanagi
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 5 ページ: 025404
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.5.025404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wafer-Scale Growth of One-Dimensional Transition-Metal Telluride Nanowires (2021)
  • 著者名/発表者名: Hong En Lim, Yusuke Nakanishi, Zheng Liu, Jiang Pu, Mina Maruyama, Takahiko Endo, Chisato Ando, Hiroshi Shimizu, Kazuhiro Yanagi, Susumu Okada, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 21 ページ: 243-249
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03456
  • 査読あり
• [雑誌論文] A versatile structure of light-emitting electrochemical cells for printed electronics (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tanaka, Jiang Pu, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 13 ページ: 084002
  • DOI: 10.35848/1882-0786/aba56c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Progress on Light‐Emitting Electrochemical Cells with Nonpolymeric Materials (2020)
  • 著者名/発表者名: Keiichiro Matsuki, Jiang Pu, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 30 ページ: 1908641
  • DOI: 10.1002/adfm.201908641
  • 査読あり
• [雑誌論文] CVD Growth of Large-Area InS Atomic Layers and Device Applications (2020)
  • 著者名/発表者名: Chien-Liang Tu, Kuang-l Lin, Jiang Pu, Ysai-Fu Chung, Chien-Nan Hsiao, An-Ci Huang, Jer-Ren Yang, Taishi Takenobu, Chang-Hsiao Chen
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 12 ページ: 9366-9374
  • DOI: 10.1039/D0NR01104E
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Air-Stable, Efficient Electron Doping of Monolayer MoS2 by Salt-Crown Ether Treatment (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Ogura, Masahiko Kaneda, Yusuke Nakanishi, Yoshiyuki Nonoguchi, Jiang Pu, Mari Ohfuchi, Toshifumi Irisawa, Hong En Lim, Takahiko Endo, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 学会等名: 第60回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Two-dimensional electron gas in laterally-assembled WTe atomic wires (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Shimizu, Jiang Pu, Zheng Liu, Hong En Lim, Yusuke Nakanishi, Takahiko Endo, Kazuhiro Yanagi, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 学会等名: 第60回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Chiral electroluminescence in monolayer heterojunctions (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang Pu
  • 学会等名: A3 6th International Workshop on 2D Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Electron transport properties of WTe nanowire networks (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Shimizu, Jiang Pu, Hong En Lim, Yusuke Nakanishi, Zheng Liu, Takahiko Endo, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 学会等名: 第59回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] One dimensionality of the thermoelectric properties in semiconducting single walled carbon nanotubes (2020)
  • 著者名/発表者名: Yota Ichinose, Manaho Matsubara, Yohei Yomogida, Akari Yoshida, Kan Ueji, Kaito Kanahashi, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Takahiro Yamamoto, Kazuhiro Yanagi
  • 学会等名: 第59回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Wafer-scale synthesis of 1D transition metal chalcogenide nanowires (2020)
  • 著者名/発表者名: Hong En Lim, Yusuke Nakanishi, Zheng Liu, Jiang Pu, Takahiko Endo, Chisato Ando, Hiroshi Shimizu, Kazuhiro Yanagi, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 学会等名: 第59回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Superconducting properties in three-dimensional networks of NbSe2 films (2020)
  • 著者名/発表者名: Togo Takahashi, Chisato Ando, Mitsufumi Saito, Yasumitsu Miyata, Yusuke Nakanishi, Jiang Pu, Taishi Takenobu
  • 学会等名: 第59回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous electroluminescence from WS2/WSe2 in-plane heterostructures (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Wada, Jiang Pu, Tomoyuki Yamada, Wenjin Zhang, Zheng Liu, Yusuke Nakanishi, Yutaka Maniwa, Kazunari Matsuda, Yuhei Miyauchi, Taishi Takenobu, Yasumitsu Miyata
  • 学会等名: 第59回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 化学気相成長した大面積 NbSe2薄膜の超伝導特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋 統吾, 蒲 江, 安藤 千里, 中西 勇介, 斎藤 光史, 宮田 耕充, 竹延 大志
  • 学会等名: 応用物理学会
• [学会発表] 原子層面内ヘテロ接合を用いた発光デバイス (2020)
  • 著者名/発表者名: 蒲 江, Ming-Yang Li, Jing-Kai Huang, 和田 尚樹, 高口 裕平, Wenjin Zhang, 宮内 雄平, 松田 一成, 宮田 耕充, Lain-Jong Li, 竹延 大志
  • 学会等名: 応用物理学会
• [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: イオンゲルによるトランジスタと発光・受光素子
  • 総ページ数: 558
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 978-4860436636
• [備考] 究極的に細い原子細線からなる大面積薄膜を実現～次世代の電子・エネルギーデバイス応用に期待～
  • URL: https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20201214_engg1.pdf