Study of van der Waals epitaxy using moire super lattice

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ダングリングボンドを持たないグラフェン上の結晶成長（ファンデルワールスエピタキシー）では、従来の半導体エピタキシャル成長と異なり、格子整合の制約を受けにくい特徴があるが、逆に、核生成の制御や面内方向の拡散を制御することが難しいという問題点がある。本研究では、グラフェンを2枚重ねた際に生じる『モアレ超格子』と呼ばれる長周期のポテンシャル変調構造を駆動力とすることで上記困難を克服することを目指している。今年度は、引き続きMBE法を用いたツイスト2層グラフェン上への窒化物半導体結晶成長の研究を進めるとともに、CVD法を用いたツイスト2層h-BN上へのグラフェン結晶成長の研究にも取り組んだ。MBE法によるInN結晶成長において、積層角度が異なると成長する結晶の個数が変化する傾向があることを示す結果を得たが、TEM観察で積層角度を決定できたサンプル数が少なく、角度依存性を議論するに至らなかった。グラフェン自体の質（ドメイン境界の数の過多）に加え、窒素プラズマによるダメージがTEM観察を困難にするという問題があることがわかってきた。そこで、ダメージの入りにくいCVD法を用いた研究にターゲットを変更し、ツイスト2層h-BN上へのグラフェン結晶成長をスタートした。2層h-BN上にナノグラフェンを成長できることを確認できており、学会報告も行った。h-BNは転写が難しいという問題もあるが、かなり条件最適化ができるようになってきた。これらの研究とともに、窒化物半導体へのグラフェンやMoS2の直接成長に関する研究も進め、化合物半導体と原子層材料とのファンデルワールスエピタキシー全般のメカニズムについて様々知見を得ており、関連する学会発表を9件報告した。