原子層半導体モアレヘテロ接合を用いた高性能・高機能偏光発光素子

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本研究の目的は、原子層材料のモアレヘテロ接合にストレインエンジニアリングと発光素子を活用して、優れた発光効率と高い偏光度を両立した偏光発光素子の実現である。研究路線について、最初の一歩はモアレヘテロ接合に於けるモアレパタンの観測である。研究者は圧電原子間力顕微鏡（PFM）に着目し、この技術を用いてモアレパタンを解析する。PFMの特性により、簡単、直接にモアレパタンを観測できる。しかし、本研究室が保有していたヘテロ接合の作製方法によって作った試料の表面粗さは多すぎるため、PFMでのモアレパタンの観測は難しい。これに対して、研究者はヘテロ作製方法を改進し、極平坦かつ高質量な試料作製プロトコルを開発した。結果として、研究者は成功にPFMでツイストホモ二重層WSe2及びヘテロ二重層WS2/MoS2のモアレパタンを観測した。次の一歩はモアレパタンの歪み変調である。本研究室の先行研究により、原子層材料を高分子基板へ転写し基板の曲がりによって試料に歪みを導入させる方針を確立した。しかし、ヘテロ試料と基板の接触力は弱いため、試料のクォリティもコントロールできない。PFM解析もなかなか難しい。これに対して、研究者は基板表面に金を蒸着して、試料との接触を改善した。次、研究者は基板にヘテロを転写し、基板を曲げて歪みを印加した。加えて、曲げた基板の曲率によって歪み変調も可能である。世界初めてモアレパタンの連続変調を実現した。モアレパタンの観測とともに、研究者は本研究室が保有している電解質発光素子構造を活用し、ヘテロ発光素子を作製した。本研究はこの素子構造の汎用性を実証し、今後のより深い研究に良い基礎を構築した。