ハイブリッドナノチューブの電子デバイス応用に向けた分子シミュレーション

混合纳米管电子器件应用的分子模拟

• 批准号: 19J13818
• 负责人: 久間 馨
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13818/
• 关键词: ナノチューブ; 密度汎関数理論; 二硫化モリブデン; カーボンナノチューブ; 窒化ホウ素; 分子動力学

本研究はハイブリッドナノチューブあるいはヘテロナノチューブと呼ばれる，ナノスケールのチューブ状物質が組み合わされたヘテロ構造の合成メカニズムおよび物性に関するものである．分子シミュレーションを行い，理論的・計算科学的な観点から新たな知見を得ることで，将来的なデバイス応用に向けた新たな知見を得ることを目的としている．前年度において，カーボンナノチューブ，窒化ホウ素(BN)ナノチューブ，二硫化モリブデン(MoS2) ナノチューブを同軸状に組み合わせたヘテロナノチューブの合成についての論文が発表され，本研究代表者は共著者の一人となっている．しかしながら，ヘテロナノチューブや，特にその構成要素であるMoS2 ナノチューブの物性は未解明な点が多く残されている．そこで本年度は，主にMoS2 ナノチューブについての研究をおこない，その新たな物理的性質を明らかにした．MoS2は，単層で原子3つ分の厚さしかないナノ物質であり，半導体材料として期待される．単層の場合にフォトルミネッセンス(PL)などの発光が特徴となっている一方で，円筒状のナノチューブとなった場合発光しないことが定説であった．近年まで実験的報告がなく，理論的な計算から従来は基本的に間接バンドギャップ半導体であると考えられてきたことがその理由である．しかし，BNナノチューブと単層 MoS2ナノチューブのヘテロナノチューブから，MoS2ナノチューブ由来の直接バンドギャップによるPLが実験的に観察され，先行する理論研究と整合しないことが問題となった．本プロジェクトでは，従来よりも広い直径範囲に対して MoS2ナノチューブの電子構造を計算し，直径約 5.2 nm 以上のナノチューブに関しては直接バンドギャップを持ち，発光の可能性を理論的に示した．将来的な発光デバイスへの応用も期待できる成果と言える．

In this study, the structure and properties of the compound were studied. Molecular science is a new way of thinking. In the previous year, the paper was published by the author of the paper, and one of the representatives of this study was the co-author. MoS2 is the constituent element of the compound, and the physical properties of the compound are not solved. This year, MoS2 is the main source of research on new physical properties. MoS2 is a single layer of atoms 3 minutes thick. Semiconductor materials are expected to be. In the case of single layer, the light emission characteristics of the light emitting layer (PL) are as follows: In recent years, there have been reports of theoretical calculations that have come to the fore. In this paper, we investigate the theory and integration of PL in the research of the origin of MoS2 and MoS2. This paper presents a theoretical demonstration of the possibility of light emission from the electron structure of MoS2 particles with a diameter of 5.2 nm or more. The future of the development of the light and the use of the expected results.

项目成果

MoS2 ナノチューブバンドルの電子状態

MoS2纳米管束的电子态

• 发表时间: 2019
• 作者: 久間 馨;丸山 実那;岡田 晋;千足 昇平;丸山 茂夫
• 通讯作者: 丸山 茂夫

Electronic structures of MoS2 nanotube bundles

MoS2纳米管束的电子结构

• 发表时间: 2021
• 作者: Kaoru Hisama;Mina Maruyama;Shohei Chiashi;Shigeo Maruyama and Susumu Okada
• 通讯作者: Shigeo Maruyama and Susumu Okada

Indirect-to-direct band gap crossover of single walled MoS2 nanotubes

• DOI: 10.35848/1347-4065/abffc6
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kaoru Hisama;M. Maruyama;S. Chiashi;S. Maruyama;S. Okada

Energetics and electronic structures of single walled carbon nanotubes encapsulated in boron nitride nanotubes

氮化硼纳米管封装单壁碳纳米管的能量和电子结构

• DOI: 10.7567/1882-0786/ab5c02
• 发表时间: 2020
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: K. Hisama;S. Chiashi;S. Maruyama;S. Okada
• 通讯作者: S. Okada

久間 馨, 丸山 実那, 岡田 晋, 千足 昇平, 丸山 茂夫

隈研吾、丸山美奈、冈田进、浅草昌平、丸山繁雄

• 发表时间: 2020
• 作者: Kaoru Hisama;Mina Maruyama;Shohei Chiashi;Shigeo Maruyama and Susumu Okada;単層MoS2ナノチューブのバンドギャップクロスオーバー
• 通讯作者: 単層MoS2ナノチューブのバンドギャップクロスオーバー