2次元物質中の欠陥構造の精密制御による電気伝導・発光への影響の解明

通过精确控制二维材料中的缺陷结构来阐明对导电和发光的影响

• 批准号: 22K05056
• 负责人: 高井 和之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hosei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05056/
• 关键词: グラフェン; MoS2; TaS2; イオン照射; 水素センサー; イオンビーム; 欠陥

本年度は前年度に実施・出版したグラフェンへのB＋，N＋イオンの照射による欠陥導入と化学修飾による伝導キャリアの符号，濃度，散乱の制御についての実験手法にもとづき，2次元物質へのスピン軌道相互作用の導入または変調を狙って，グラフェンおよび遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）の中でもスピン，軌道の自由度と発光に強い相関が知られている半導体であるMoS2へ重元素であるAu+およびI-イオンの照射を行い，Raman分光，電気伝導度の評価を行った．Au＋，I-照射ではそれぞれ電子，ホールキャリアのドーピングが観測され，これらはRaman分光においても支持された．今後，Au+照射MoS2を中心にPLの測定を行うことにより，重元素導入効果を調べる．また，スピン反転プロセスを与えると期待されるFe+についてもMoS2に照射を行い円偏光PLの測定を開始した．さらに金属的2次元物質であるTaS2に対して予備的に水素吸着実験を行ったところ，CDW相転移を挟んで電気伝導への影響が顕著に異なることを見出した．これは以前確立した層数制御を通じたCDW相転移温度の制御と組み合わせることにより新たな原理にもとづく水素センサーが構築可能であること示しており，論文出版により結果を公表した．

Based on the experimental methods conducted and published in the previous year on the introduction of defects by irradiating B+ and N+ ions into graphene and controlling the sign, concentration and scattering of conductive carriers through chemical modification, we irradiated heavy elements Au+ and I- ions on MoS2, a semiconductor that is known to have strong correlations between spin and orbital freedom and emission among graphene and transition metal dichalcogenides （TMD），并评估了拉曼光谱和电导率。分别观察到电子和孔载体的掺杂，分别为Au+和I辐照，并且也通过拉曼光谱法支持了这些载体。将来，我们将通过主要用AU+辐照的MOS2测量PL来研究引入重元素的效果。此外，对于Fe+，预计将带有自旋旋转过程，我们还辐射了MOS2以开始测量循环极化PL。此外，当我们在金属二维材料Tas2上进行了初步的氢吸附实验时，我们发现，由于CDW相变过，对电气传导的影响显着差异。这表明，通过将其与先前确定的通过层数控制对CDW相变温度的控制结合，可以构建基于新原理的氢传感器，并将结果发表在论文的出版物中。

项目成果

グラフェンおよびMoS2における酸素・水共吸着効果のゲート電圧による制御

栅极电压控制石墨烯和MoS2中氧和水的共吸附效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Narita Rintaro;Kazuyuki Takai;吉田巧，梅原太一，石黒康志，高井和之
• 通讯作者: 吉田巧，梅原太一，石黒康志，高井和之

Fabrication of mesoporous carbon film utilizing the phase separation of precursor components with different heat resistance

利用不同耐热性前驱体组分的相分离制备介孔碳膜

• 发表时间: 2023
• 作者: Isao Ichikawa;Tsuyoshi Muto;Kazuyuki Takai
• 通讯作者: Kazuyuki Takai

Tracking nitrogen-to-nickel ratio and prevalent paramagnetic species in synthetic diamonds by electron spin resonance at 90 K

通过 90 K 下的电子自旋共振跟踪合成钻石中的氮镍比和普遍的顺磁性物质

• DOI: 10.1016/j.mencom.2022.09.026
• 发表时间: 2022
• 期刊: Mendeleev Communications
• 影响因子: 1.9
• 作者: Yu. Osipov Vladimir;Shakhov Fedor M.;Romanov Nikolai M.;Takai Kazuyuki
• 通讯作者: Takai Kazuyuki

Tuning structure and electron transport properties of 2D materials by chemical modification using Ion-beam irradiation

使用离子束辐照进行化学改性来调节二维材料的结构和电子传输特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Yangzhou Zhao;Kosuke Nakamura;Hiroki Yoshimoto;Tomoaki Nishimura;Kazuyuki Takai
• 通讯作者: Kazuyuki Takai

Modulation of graphene field effect transistor characteristics through tuning acidity of SiO2 substrate

通过调节 SiO2 衬底的酸度来调节石墨烯场效应晶体管特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Narita Rintaro;Kazuyuki Takai
• 通讯作者: Kazuyuki Takai