利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.02.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0299

利用課題名 / Title

2次元半導体極薄膜の局所分光測定

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

光学顕微鏡/ Optical microscope,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy,原子層薄膜/ Atomic layer thin film,ナノシート/ Nanosheet,センサ/ Sensor,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,エレクトロデバイス/ Electronic device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,光デバイス/ Optical Device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

和泉廣樹

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

鬼澤敦子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-066：顕微フーリエ変換赤外分光装置(FT-IR)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

前駆体材料としてMoO₃、(NH₄)₂WS₄およびSを用いた化学気相蒸着（CVD）法により、薄膜を基板上に成長させたところ、典型的な三角形とは異なる形を有した2次元層状薄膜を見つけた。光学顕微鏡像から、この薄膜は内側と外側で色のコントラストが異なっており、まるで無限大（∞）のような形をしている（Fig. 1）。ラマン分光法を用いた組成マッピングにより、薄膜内側はMoS₂、薄膜外側はWS₂で形成されていることが確かめられた。これをもとに本課題では、この∞型薄膜の光学的考察を深める目的でFT-IR装置を用いた局所分光測定を試みた。

実験 / Experimental

顕微フーリエ変換赤外分光装置（FT-IR）を用いて、600～4,000 cm^-1の波数範囲で掃引し、測定した。なお、観測スポットに関して、薄膜全体が入る（40 um×30 um）程度まで絞った。

結果と考察 / Results and Discussion

取得したFT-IRスペクトルについて説明する。まず、薄膜内側のMoS₂由来のピークであるが、Mo – S結合のピークが測定可能範囲外の467 cm^-1にある[1]ため、残念ながら本装置では観測できなかった。一方で、薄膜外側のWS₂由来のピークは観測できた。その根拠として、Fig. 2中にある2200 cm^-1以下の1ピークがある。およそ2,100 cm^-1～2,300 cm^-1の範囲で、W – S結合の伸縮振動モードに由来するピークが報告されており[2]、このピークのアサインとして妥当であると判断した。以上より、本課題でのFT-IR実験では、光学的議論を展開するための有用な結果が得られたと考えている。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1. 無限大(∞) 型2次元薄膜（ヘテロWS₂/MoS₂）の光学顕微鏡 [3]。

Fig. 2. 無限大(∞) 型2次元薄膜（ヘテロWS₂/MoS₂）のFT-IRスペクトル [3]。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

[1] S. Liu, et al., Mater. Lett. 73, 223 (2012).
[2] M.V.L. Gnanaguru et al., Environ. Sci. Pollut. Res. 30, 78537 (2023).
[3] H. Waizumi et al., JVSS 2023 (@ Nagoya), 2Hp03.

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

Hiroki Waizumi, Tetsuo Shimizu, Atsushi Ando, Toshitaka Kubo, "Fabrication and characterization of heterostructural WS2/MoS2 thin films with chemical vapor deposition", Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science 2023 (Nagoya), 01/11/2023.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件