Elucidation and control of phonon properties in moire superlattices

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本研究では、MoS2やグラフェンなどの原子層材料を2層ツイストして架橋させた、架橋モアレ超格子系を対象に、モアレ超格子の形成や周期がフォノン物性にどのような影響を与えるかを評価することが目的である。本年度は、架橋ツイスト2層グラフェンについて、金属蒸着によるラマンシフトについてを詳細に調べた。銅箔上にCVD成長したグラフェンを転写して作った架橋ツイスト2層グラフェンの場合、Ga金属の蒸着により、Gモードと2Dモードが低波数側にシフトする現象が観測される。シフトの詳細な解析から、この現象が、蒸着により引っ張り歪みが挿入されたためと考えられることがわかった。一方、最表面のグラフェンをCu(111)面上にエピタキシャル成長したグラフェンにした場合、Gモードと2Dモードが高波数側にシフトすることがあることも分かった。この試料では、積層する2つのグラフェンの種類が異なることで試料に当初から引っ張り歪みが挿入されており、それが金属蒸着により緩和されることで高波数シフトしたと考えられる。上記研究に加え、グラフェン同士やh-BNとグラフェンのツイスト2層系において、ラマン分光でフォノン物性を調べ、熱伝導測定も行った。現在、TEM測定と組み合わせることで、ツイスト角度依存性のデータをまとめている。上記研究に加え、大面積のMoS2やグラフェンの結晶成長に関する研究や分極材料によるドーピング効果でフォノン物性を含む光物性がどう変化するかの実験も行った。これらの研究も含め、14件の学会発表を行った。