電場誘起pn接合を利用した近赤外光放射する電流注入型円偏光発光素子の創製

创建使用电场感应 pn 结发射近红外光的电流注入圆偏振发光器件

• 批准号: 21K04812
• 负责人: 星 裕介
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04812/
• 关键词: 二テルル化モリブデン; 化学的気相成長法; 金剥離法; 二次元半導体結晶; エレクトロルミネッセンス; CVD成長; 二次元材料; ファンデルワールス接合; 円偏光

本研究では、単層二テルル化モリブデン(2H-MoTe2)の面内に電場誘起によりpn接合を形成し、これに電流注入することで、近赤外光を放射する円偏光エレクトロルミネッセンス素子を開発することである。CVD成長法により大面積かつ高品質な二テルル化モリブデンを結晶成長し、これを母材とした発光素子開発を目指している。これまでの研究で、エレクトロルミネッセンス素子の開発には2H-MoTe2の大面積化が必要不可欠であることが分かったため、今年度は2H-MoTe2結晶の大面積化を実現するべく、CVD成長と金剥離法の二種類の作製手法に着目し研究を実施した。まず、以下の手順で2H-MoTe2薄膜の結晶成長を実施した。Si/SiO2基板上にスパッタ法を用いて作製したMo薄膜を熱酸化することでMoO3薄膜を形成し、これをテルル化することで結晶成長を実施した。成長温度が550から600℃の場合、2H-MoTe2が結晶成長できることを示した。一方、成長温度が550℃より低い場合または、600℃より高い場合は、1T'-MoTe2が結晶成長された。結晶成長温度増大が2H-MoTe2形成のために必要であるが、成長温度が600℃より高くなるとテルルの析出が基板表面上に見られるようになり、2H相が形成されなくなることを確認した。これらの結果から、2H-MoTe2薄膜形成には最適な結晶成長温度が存在することを明らかにした。次に、金剥離法による大面積2H-MoTe2形成については、金薄膜を利用することでバルク単結晶から従来の機械的劈開法よりも最大で10倍程度大きい面積の2H-MoTe2単層膜が形成できることを実証した。現在は、金剥離法で作製した2H-MoTe2薄膜を用いてエレクトロルミネッセンス素子を作成する手法を開発している。

This study で は, 単 layer 2 テ ル ル change モ リ ブ デ ン (2 h - MoTe2) の in-plane electric field induced に に よ り pn junction を し, こ れ に current injection す る こ と で, close to the red light を radiation す る has drifted back towards &yen; polarized エ レ ク ト ロ ル ミ ネ ッ セ ン ス element child を open 発 す る こ と で あ る. CVD growth method に よ り large か つ high-quality な two テ ル ル change モ リ ブ デ ン を crystal growth し, こ れ を parent metal と し た 発 light element child open 発 を refers し て い る. こ れ ま で の research で, エ レ ク ト ロ ル ミ ネ ッ セ ン ス element child の open 発 に は 2 h - MoTe2 の widespread mineralization が need not owe で あ る こ と が points か っ た た め, 2 h - our は MoTe2 crystallization の large change を be presently す る べ く stripping method, the CVD growth と gold の two kinds の system technique with mesh し に research を be applied し た. Youdaoplaceholder0, the following steps are followed by で2H-MoTe2 film <s:1> crystallization growth を application of the steps た. Si/SiO2 substrate に ス パ ッ を タ method with い て cropping し た Mo film を hot acidification す る こ と で を MoO3 film forming し, こ れ を テ ル ル change す る こ と で crystal growth を be applied し た. Growth temperature: が550, ら, 600 ° c, <s:1>, 2H-MoTe2が crystallization growth: で る る とを とを shows た. Side, growth temperature 550 ℃ が よ り low い occasions ま た は, 600 ℃ よ り は い occasions, 1 t '- MoTe2 が crystal growth さ れ た. Crystal growth temperature raised large が 2 h - MoTe2 form の た め に necessary で あ る が が, growth temperature 600 ℃ よ り high く な る と テ ル ル の precipitation が substrate surface に see ら れ る よ う に な り, 2 h phase が form さ れ な く な る こ と を confirm し た. こ れ ら の results か ら, 2 h - film formation に MoTe2 は optimum な crystal growth temperature が す る こ と を Ming ら か に し た. Time に, gold stripping に よ る large area 2 h - MoTe2 form に つ い て は, gold film を using す る こ と で バ ル ク 単 crystallization か ら 従 to の mechanical split method よ り も で 10 times the largest degree big き い area の 2 h - MoTe2 単 membrane が form で き る こ と を card be し た. は now, gold stripping で cropping し た 2 h - を MoTe2 film with い て エ レ ク ト ロ ル ミ ネ ッ セ ン ス element child を made す る gimmick を open 発 し て い る.

项目成果

MoO3薄膜のTe化による多層MoTe2の相転移制御

将MoO3薄膜改为Te来控制多层MoTe2的相变

• 发表时间: 2023
• 作者: Yingxiao Xi;Hironobu Fukuzawa;Gota Kikugawa;and Naoki Kishimoto;村中柊都，星裕介
• 通讯作者: 村中柊都，星裕介

Piezoelectricity of the hBN/1L-MoS2 heterostructure membrane

hBN/1L-MoS2异质结构膜的压电性

• 发表时间: 2022
• 作者: C. Chiba;S. Sugawara;E. Kitayoshi;K. Watanabe;T. Taniguchi;K. Sawano;H. Fujita;Y. Hoshi
• 通讯作者: Y. Hoshi

3層MoTe2面内PN接合のキャリア密度変調によるEL強度変化

3 层 MoTe2 面内 PN 结的载流子密度调制导致 EL 强度变化

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Oku;I. Ono;S. Uchiya;A. Suzuki;M. Okita;S. Fukunishi;T. Tachikawa and T. Hasegawa;村中柊都，小田切優真，星裕介;岸本直樹;山勢海里，渡邊賢司，谷口尚，星裕介
• 通讯作者: 山勢海里，渡邊賢司，谷口尚，星裕介

CVD成長により作製した多層MoTe2の結晶構造評価

CVD 生长多层 MoTe2 的晶体结构评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 外谷駿介;近藤崇博; 齊藤結花;村中柊都，小田切優真，星裕介
• 通讯作者: 村中柊都，小田切優真，星裕介

Phase control in MoTe2 crystals by tellurization of thermally oxidized molybdenum thin films

通过热氧化钼薄膜碲化控制 MoTe2 晶体的相

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Oku;I. Ono;S. Uchiya;A. Suzuki;M. Okita;S. Fukunishi;T. Tachikawa and T. Hasegawa;村中柊都，小田切優真，星裕介
• 通讯作者: 村中柊都，小田切優真，星裕介