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

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0248

利用課題名 / Title

原子層デバイスの創製

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【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）-

キーワード / Keywords

原子層薄膜/ Atomic layer thin film

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)

北浦良

所属名 / Affiliation

名古屋大学大学院理学研究科

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

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

NU-224：電子ビーム蒸着装置

報告書データ / Report

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

新規二次元系である原子層が大きな注目を集めている。原子層をチャンネルとするデバイスが高効率に作製できれば、原子層の新たな機能・物性を引き出すことにつながる。本研究では、原子層の表面を汚染しないでクリーンに転写する方法を開発するとともに、架橋構造、積層構造など様々な二次元をベースとするナノ構造をチャンネルとしたデバイスの作製を行った。作製したデバイスについて、ラマン分光、発光分光および光起電力測定を行いナノ構造に特徴的な応答を見出すことを目指した。

実験 / Experimental

2H型のMoS₂, WS₂および六方晶窒化ホウ素（hBN)の単結晶から、機械的剥離法によって単層ー数層を得た。得られた薄層構造は、AFM、ラマン、発光分光にて層数を決定したのち、PPCポリマースタンプを用いた乾式転写法によって種々の二次元ナノ構造を作製した。その後、必要に応じでリアクティブイオンエッチングによって成形し、最後に電子線リソグラフィおよび電子ビーム蒸着装置によって電極パターンを形成した。作製したデバイスは、半導体パラメータアナライザーで電気的コンタクトを確認したのち、分光分析および光起電力の測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

光起電力の結果についてのみ述べる。MoS₂およびWS₂を積層させた構造に633 nmの波長(0.8 mW)で励起すると、バイアス電圧がゼロにもかかわらず30 nA程度の光電流を観測した。この光電流は、積層部分でのみ現れMoS₂あるいはWS₂のみでは観測されなかったことから、積層構造に由来するものであると考えられる。励起パワー依存性、ケルビンプローブ顕微鏡観測などの結果、この光起電力はpn接合で典型的にみられる内臓ポテンシャルによるものではなく、シフト電流と呼ばれる実空間における波束のシフトに由来すると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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

なし。

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)

Shaochun Zhang, Observation of the photovoltaic effect in a van der Waals heterostructure, Nanoscale, 15, 5948-5953(2023).
DOI: doi.org/10.1039/D2NR06616E

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

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