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

基本信息

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

项目摘要

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．

今年，我们将在去年开展并发表的通过照射B+和N+离子并控制传导的符号、浓度和散射向石墨烯引入缺陷的实验方法的基础上，研究二维材料中的自旋轨道相互作用通过化学修饰来引入或调节载体，在石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）中，MoS2是一种已知自旋和轨道自由度与发光之间具有很强相关性的半导体，用重元素Au+和I-离子照射，评估拉曼光谱和电导率。分别用 Au+ 和 I- 照射观察到电子和空穴载流子的掺杂，这些也得到了拉曼光谱的支持。今后，我们将主要通过测量Au+辐照的MoS2中的PL来研究引入重元素的效果。我们还用 Fe+ 照射 MoS2，预计会引起自旋反转过程，并开始测量圆偏振 PL。此外，当我们对二维金属材料TaS2进行初步氢吸附实验时，我们发现CDW相变过程中对导电的影响显着不同。这表明，结合之前建立的通过层数控制对CDW相变温度的控制，可以构建基于新原理的氢传感器，并且结果通过论文发表公开。