層状半導体二次元結晶を用いたスピントロニクスと情報処理

使用层状半导体二维晶体的自旋电子学和信息处理

基本信息

批准号：
16J05099
负责人：
張奕勁
金额：
$ 7.49万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、マックスプランク研究所での装置立ち上げが遅延していた昨年度に開始した遷移金属カルコゲナイド(TMD)ナノチューブの研究を継続し、主にバルクフォトボルタイック効果(bulk photovoltaic effect, BPVE)に着目した。TMDは二次元の層状物質であり、TMDナノチューブはそれを丸めたチューブ構造をしている。BPVEは接合や界面を用いない光起電力効果で、一般的なp-n接合における光起電力効果とは全く異なるメカニズムによって発生する。そのため、BPVEは従来の太陽電池の変換効率の理論限界である30%を超える可能性を有する効果である。今回我々はTMDナノチューブを用いて作製したナノデバイスでBPVEを観測した。ナノデバイスにおける当現象の報告はこれが初めてである。我々の用いた初歩的な構造のデバイスで外部量子効率1.3%を記録し、これは既知の他のバルク物質よりも数桁以上大きい値である。今後、次世代の太陽電池材料の候補としてナノ物質に注目が集まると思われる。また、二次元のままのTMDではこの現象は無視できる程に小さいことも確認し、結晶の対称性を低くすることが変換効率の上昇に重要な役割を担っていることが分かった。これらの成果は英国科学誌「Nature」から出版される。また、本年度中には三つの招待講演を含む五つの学会で発表を行った。加えて、国内外の計6つの大学・研究機関でセミナーを行い、これまでの研究成果を発表した。

本财年，我们将继续去年马克斯普朗克研究所设备启动延迟时开始的过渡金属硫族化物（TMD）纳米管研究，并将主要关注体光伏效应（BPVE）。我注意了。 TMD是一种二维层状材料，TMD纳米管具有卷起的管状结构。 BPVE是一种不使用结或界面的光伏效应，其产生机制与一般p-n结中的光伏效应完全不同。因此，BPVE是一种有潜力超过30%的效应，这是传统太阳能电池转换效率的理论极限。在这里，我们在使用 TMD 纳米管制造的纳米器件中观察到了 BPVE。这是纳米器件中这种现象的首次报道。我们在所使用的基本结构的器件中记录到外量子效率为 1.3%，这比其他已知块体材料高出几个数量级。未来，纳米材料作为下一代太阳能电池材料的候选材料有望引起人们的关注。我们还证实，这种现象在保持二维的TMD中可以忽略不计，这表明降低晶体的对称性对于提高转换效率起着重要作用。这些成果将发表在英国科学杂志《自然》上。此外，今年我们在五场学术会议上做了报告，其中包括三场特邀报告。此外，我们还在日本和海外总共六所大学和研究机构举办了研讨会，展示了我们迄今为止的研究成果。