2次元系量子材料グループ
低次元量子材料を舞台としたナノサイエンス・ナノテクノロジー
物質中にある電子は時に驚くべき性質を示し、そのインパクトは、基礎科学はもちろんのこと、時には応用を通して社会にも及びます。我々は、"低次元"・"ナノサイズ"というキーワードのもと、物質創製・デバイス作製・物性探索を縦断的に行うことを通して、「物質の新機能を引き出す」・「驚くべき機能をもつ新物質を生み出す」ことを目的に研究を進めています。対象とする物質系は、二次元結晶である"原子層"、カーボンナノチューブなどの"ナノカーボン"、さらにはこれらナノスケール物質を構成要素とする多彩な複合ナノ構造・ヘテロ界面系など多岐にわたり、また用いる手法も化学気相成長法や分子線エピタキシー法を用いた物質創製、電子顕微鏡やプローブ顕微鏡を用いた構造解析、半導体微細加工技術を用いたナノデバイス作製・計測と多岐にわたります。化学や物理といった枠にとらわれず、自由な発想で次世代のナノ科学を切り開くことを目指しています。
研究概要
新奇ナノ構造のデザインと創出
実現したい物性・デバイスを念頭に、「どのような構造体をデザインすればよいか?」また「その構造体をどのように実現すればよいか?」を原理に立ち返って考え、実現に必要な方法論を開発しながら新奇ナノ構造の創出を行います。ここでは、分子線エピタキシーや有機金属化学気相成長法といった先端的な結晶成長法と、マイクロメータースケールの正確さで異物質を重ね合わせるマニピュレーション技術を融合することを通して、多彩なナノマテリアルを原子スケールの正確さで自在につなぎ合わせ・積み重ね、他の方法では実現困難な機能性結晶固体を自在創出することを目指します。
二次元半導体(TMD)の構造モデル図とhBN上に成長した単層MoS2の光学顕微鏡造
機能・物性探索
自ら生み出した新奇ナノ構造体を対象に光・電子物性計測を行い、ナノ構造ならではの機能・物性を見出すことを目指します。低次元ナノ構造で現れる、特異な電子状態、顕在する多体効果、外場による制御性、をうまく使って他の材料系では実現できない機能を見出していきます。このために、半導体微細加工技術を用いたデバイス構造の作製、分光およびイメージング計測、電気伝導度計測を様々な外場のもとで行います。
二次元半導体・ヘテロ構造のPL像およびスペクトル
