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ボトムアップ的手法による層状物質の結晶相完全制御とその学理創出

自下而上方法完全控制层状材料的晶相并创建其理论

基本信息

批准号：
22K14570
负责人：
岡田光博
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14570/
关键词：
遷移金属ダイカルコゲナイド化学気相成長結晶相制御

项目摘要

今年度は、まずはWS2の結晶相制御技術開発と、基礎物性探索に注力した。成長条件の検討を行い、純粋な準安定相、純粋な最安定相、そしてこれらがマイクロメートルスケールで入り混じった"heterophase monolayer"が成長できないか検討を行った。結果、原料として用いている硫化水素の濃度、添加している塩化ナトリウムの量、基板の設置位置、反応時間を制御することで、純粋な準安定相、純粋な最安定相及び"heterophase monolayer"の結晶相を作り分けることに成功した。準安定相の成長には高い硫化水素・塩化ナトリウム濃度が必須であると突き止めた。特徴的な点として、"heterophase monolayer"試料は成長中に局所的に準安定相から最安定相への結晶相変化が起きて成長していることが明らかと知った。"heterophase monolayer"試料は、今後の研究遂行の基礎になるものであり、安定して成長させる条件が得られたことは極めて重要である。また、準安定相WS2の物性探索の一環として、抵抗率の温度依存性を調べる実験を行った。結果、2層の準安定相WS2(成長時に単層試料と同時に得られる)は、約3 Kにて抵抗率の急激な低下を示すことを見出した。磁場を印加するとこの抵抗率低下が消えることから、準安定相WS2の超伝導発現を発見した。また、上部臨界磁場には異方性が存在し、面内に磁場を印加した際は、面直に磁場を印加した際より上部臨界磁場がはるかに増大・パウリ限界を超えることも確認した。以上の成果はRamanマッピングや電子顕微鏡観察、X線光電子分光分析などと併せ論文を投稿、8月にACS Nano誌へ掲載された。また、本成果について学会発表を行い、フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会より第19回大澤賞を受賞するに至った。

This year, we will focus on the development of crystal phase control technology and the exploration of basic physical properties. The growth conditions are discussed in the middle of the process, pure quasi-stable phase, pure most stable phase, and mixed "heterogeneous monolayer" for growth. As a result, the concentration of sulfide in the raw material, the amount of sulfide added, the position of the substrate, the control time, the pure quasi-stable phase, the pure most stable phase and the crystalline phase of the "heterophase monolayer" were successfully separated. The growth of quasi-stable phase is characterized by high sulfide concentration and high sulfur content. The characteristic point is that the "heterophase monolayer" sample is growing in the middle of the quasi-stable phase, the most stable phase and the crystalline phase change. The "heterophase monolayer" sample is the basis for future research. A study on the physical properties of quasi-stable phase WS2 and the temperature dependence of resistivity were carried out. As a result, the quasi-stable phase WS2 of the two-layer sample was obtained simultaneously at the time of growth, and the rapid decrease of the resistivity at about 3 K was observed. The magnetic field induced the resistivity decrease, and the superconductivity of quasi-stationary phase WS2 was observed. The upper critical magnetic field is different from the upper critical magnetic field. The above results were published in Raman spectroscopy, electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and ACS Nano Journal in August. The 19th edition of Daze Award was awarded to the Chinese Academy of Sciences.