電界効果によるバンド制御を用いたグラフェン，二次元層状物質における新規物性の開拓

利用电场效应进行能带控制，开发石墨烯和二维层状材料的新物理特性

• 批准号: 14J00228
• 负责人: 上杉 英里
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J00228/
• 关键词: 電界効果キャリアドーピング; 電界効果; 二次元層状物質; イオン液体; 超伝導

二次元層状化合物に対して、電界効果キャリアドーピングの手法を用いて物質界面のキャリア濃度を変調し、電子状態の制御ならびに新規物性を開拓することを目的として研究を行ってきた。最終年度である平成28年度は、まず前年度から行ってきたLaOBiS2における電界効果超伝導発現の研究を完成させ、Applied Physics Lettersにおいて成果を公表した。また、トポロジカル絶縁体のAgxBi2Se3に電気二重層キャパシタを用いて電子を蓄積することで、フェルミレベルを制御した。x が0、0.05ならびに0.2の3種類の試料を用意し電気抵抗の温度依存性を測定した。Agを含まないBi2Se3においては、金属的振る舞いが観測されたのに対し、x = 0.05ならびに0.2の試料は35から300 Kまでは、温度の低下とともに半導体的に抵抗が上昇していく性質が観測され、35 Kより低い温度領域では温度の減少に伴う電気抵抗の減少を観測した。高温領域において半導体的性質を示したAg0.05Bi2Se3に対して電界効果電子ドーピングを行うと、Bi2Se3と同様の金属的な振る舞いが観測され、フェルミレベルを伝導帯に戻すことに成功した。さらに、遷移金属カルコゲナイド化合物のMo(Se1-xTex)2をチャネルに用いた電界効果トランジスタ（FET）を作製し、SeとTeの含有量（x）の変化によってFET特性が変化することを見いだした。厚み5 - 15 nmの単結晶FETではx < 0.4のときにnチャネル型のFET動作を、x ≧ 0.4ではpチャネル型または両極性型のFET動作が観測された。移動度はx = 0.4で極小となった。これらの結果は、MoSe2とMoTe2のバンド構造から予想される結果と一致し、またSeとTeが混じったことによる結晶中の乱れがキャリア輸送を妨げることを示している。

Two dimensional layered compounds に し seaborne て, electricity industry working fruit キ ャ リ ア ド ー ピ ン グ の gimmick を with い て material interface の キ ャ リ ア concentration を - し, electronic state の suppression な ら び に new rules property を pioneering す る こ と を purpose と し を line っ て research て き た. Final year で あ る 28 annual は, pp.47-53 ま ず before annual か ら line っ て き た LaOBiS2 に お け る electricity industry working GuoChao 伝 guide 発 の study を complete さ せ, Applied Physics Letters に お い て results を male table し た. ま た, ト ポ ロ ジ カ ル never try body の AgxBi2Se3 に electric double layer キ 気 ャ パ シ タ を with い て electronic を accumulation す る こ と で, フ ェ ル ミ レ ベ ル を suppression し た. x が0, 0.05ならびに0.2 <s:1> three types of <s:1> test samples を are used to determine the <s:1> electrical resistance <e:1> temperature dependence を and <s:1> た. Ag を containing ま な い Bi2Se3 に お い て は, metal vibration る dance い が 観 measuring さ れ た の に し seaborne, x = 0.05 な ら び に 0.2 の sample は 35 か ら 300 K ま で は, low temperature の と と も に semiconductor に resistance rising が し て い く nature が 観 measuring さ れ, 35 Kよ <s:1> low <s:1> temperature range で <s:1> temperature <s:1> reduction に accompanied by う electrical resistance <e:1> reduction を観 measurement <s:1> た. The properties of high temperature field に お い て semiconductor を shown し た Ag0.05 Bi2Se3 に し seaborne て electricity industry working fruit electronic ド ー ピ ン グ を line う と, Bi2Se3 と with others の metal vibration な る dance い が 観 measuring さ れ, フ ェ ル ミ レ ベ ル を 伝 guide 帯 に 戻 す こ と に successful し た. さ ら に, migration metal カ ル コ ゲ ナ イ ド compound の Mo (Se1 - xTex) 2 を チ ャ ネ ル に with い た electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ を (FET) for し, Se と Te の contain quantity (x) の variations change に よ っ て FET characteristic が variations change す る こ と を see い だ し た. Thick み 5-15 nm の 単 crystallization FET で は x < 0.4 の と き に n チ ャ ネ ル type の FET action を, x ≧ 0.4 で は p チ ャ ネ ル type ま た は struck polarity type の FET action が 観 measuring さ れ た. The degree of motion で x = 0.4で is extremely small となった. こ れ ら の results は, MoSe2 と MoTe2 の バ ン ド tectonic か ら to think さ れ consistent と し, ま る results た Se と Te が mixed じ っ た こ と に よ る crystallization of の disorderly れ が キ ャ リ ア conveying を hinder げ る こ と を shown し て い る.

项目成果

二次元層状物質への電界効果キャリア注入と超伝導

二维层状材料中的场效应载流子注入和超导

• 发表时间: 2015
• 作者: 後藤秀徳;上杉英里;久保園芳博;上杉英里;Eri Uesugi;上杉英里;Eri Uesugi;上杉英里
• 通讯作者: 上杉英里

電界効果キャリアドーピングを用いたLaOBiS2の物性制御

使用场效应载流子掺杂控制 LaOBiS2 的物理性质

• 发表时间: 2015
• 作者: 上杉英里;後藤秀徳;久保園芳博
• 通讯作者: 久保園芳博

T(Se1-xTex)2 (T: transition metal)の電界効果トランジスタ特性

T(Se1-xTex)2 场效应晶体管特性（T：过渡金属）

• 发表时间: 2016
• 作者: 後藤秀徳;上杉英里;久保園芳博;上杉英里
• 通讯作者: 上杉英里

STUDY ON CARRIER ACCUMULATION IN FEW-LAYER GRAPHENE

少层石墨烯中载流子积累的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Eri Uesugi;Hidenori Goto;Megumi Senda;Ritsuko Eguchi;Yoshihiro Kubozono
• 通讯作者: Yoshihiro Kubozono

新規な二次元層状物質における静電的キャリアドーピングと電界誘起超伝導

新型二维层状材料中的静电载流子掺杂和电场诱导超导

• 发表时间: 2016
• 作者: 後藤秀徳;上杉英里;久保園芳博;上杉英里;Eri Uesugi;上杉英里
• 通讯作者: 上杉英里