2018 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of multilayer hexagonal boron nitride as the platform of two-dimensional devices
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17K19036
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吾郷 浩樹 九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10356355)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 六方晶窒化ホウ素 / CVD法 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 触媒・化学プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、グラフェンをはじめとする原子層物質が、そのユニークな電子・光物性等から次世代デバイス材料として大きな注目を集めている。しかし、シリコン基板の表面粗さや電荷不純物、格子振動によって、それらの特性が著しく低下するため、原子レベルの平坦性を有し、絶縁性に優れた六方晶窒化ホウ素（hBN）の多層膜が基板として大きく注目されている。世界的に利用されているhBNはテープで剥離した薄片であるため、非常に小さく、また層数均一性に劣ることから、原子層デバイスの発展の大きな妨げとなっていた。そこで、本研究では熱CVD法によって高結晶性で均一な多層hBN膜を合成することに挑戦するとともに、CVD法で得られる多層hBNが他の二次元原子膜の特性向上に寄与できるのかという点も明らかにすることを狙った。
本研究は2年間の計画で行ったものであり、2年目の平成30年度は、前年度に見出したFe-Niからなる合金を触媒として用いたCVD法に関する知見をブラッシュアップし、均一性に優れた多層hBNの合成法の確立を目指して研究を行った。同時に、hBNの生成メカニズムについて、金属触媒の結晶構造の変化と関連づけて理解を深めることができた。さらに、グラフェンとhBNからなる積層ヘテロ構造を作製し、ラマンスペクトルの変化から、多層hBN上ではグラフェンの歪みが大きく解消していることを見出した。研究期間全体としての成果としては、従来は困難であった多層hBNの均一成長に道を開くとともに、本研究で得られた多層hBN膜を用いることで遷移金属カルコゲナイドの原子膜の発光特性の向上を実証することができた。これらの一連の成果はACS Nanoをはじめとする論文発表や複数の学生の学会での受賞、そして多くの招待講演につながった。本研究成果を今後さらに発展させていくことで、二次元材料の世界に大きなイノベーションをもたらすものと期待できる。
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[Presentation] Epitaxial growth of large grain, monolayer h-BN and application to gas barrier layer2018
Author(s)
A. B. Taslim, H. Nakajima, Y.-C. Lin, Y. Uchida, K. Kawahara, T. Morimoto, T. Okazaki, K. Suenaga, H. Hibino, H. Ago
Organizer
9th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Electronics, Energy and Environment
Int'l Joint Research
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