次世代半導体MoS2の革新的ウエハースケール成膜技術を開発
— 結晶成長の自己整合および自己停止メカニズムにより高移動度を達成 —2026.01.21
国立大学法人東京大学
NIMS（国立研究開発法人物質・材料研究機構）
東京エレクトロン テクノロジーソリューションズ株式会社
国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学
国立大学法人筑波大学
国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）
- MOCVD法を用いて、サファイア基板上のMoS2結晶粒が自己整合して単結晶化する革新的な成長メカニズムを発見。
- 独自のプリカーサ選択により、成膜反応が単層厚さで自動停止する新たな現象を見いだし、2インチサイズのウエハー全体にわたって均一で再現性の高い単層MoS2膜を実現。
- 2つの成膜メカニズムの相乗効果により高い電子移動度を達成。量産化を見据えたウエハースケールで高品質な単層MoS2単結晶膜の形成という産業界からの要請に応えるとともに、次世代サブ1nmノード論理トランジスタ実現に向けた重要な一歩。
図: MoS2単結晶ウエハーとデバイス群
物質・材料研究機構(NIMS)の佐久間 芳樹 NIMS特別研究員と東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻の長汐 晃輔 教授らの研究グループは、名古屋大学、筑波大学、東京エレクトロンテクノロジーソリューションズ(株)との共同研究により、有機金属化学気相成長法(MOCVD)を用いた単層膜厚の二硫化モリブデン(MoS2)の成長に関して、サファイア基板上でのMoS2結晶粒の自己整合的な合体と成長膜厚の自己停止という2つの重要な成膜メカニズムを発見しました。これらのメカニズムを利用することで、単層MoS2単結晶膜をウエハースケールで再現性高くエピタキシャル成長させることが可能となりました。また、電子移動度の温度依存性から、本手法によるMoS2は欠陥密度が少なく高品質であることが実証されました。
本成果は、ウエハースケールで高品質かつ均一な二次元半導体(2D半導体)の単結晶薄膜を安定して製造できる道を切り開いたものであり、将来の大規模集積回路や低消費電力エレクトロニクス、さらには光電子デバイス応用においても大きな意義を持ちます。
本成果は、ウエハースケールで高品質かつ均一な二次元半導体(2D半導体)の単結晶薄膜を安定して製造できる道を切り開いたものであり、将来の大規模集積回路や低消費電力エレクトロニクス、さらには光電子デバイス応用においても大きな意義を持ちます。
掲載論文
題目 : Self-aligned and self-limiting van der Waals epitaxy of monolayer MoS2 for scalable 2D electronics
著者 : Yoshiki Sakuma*, Keisuke Atsumi, Takanobu Hiroto, Jun Nara, Akihiro Ohtake, Yuki Ono, Takashi Matsumoto, Yukihiro Muta, Kai Takeda, Emi Kano, Toshiki Yasuno, Xu Yang, Nobuyuki Ikarashi, Asato Suzuki, Michio Ikezawa, Shuhong Li, Tomonori Nishimura, Kaito Kanahashi, Kosuke Nagashio*
雑誌 : Nature Communications
DOI : 10.1038/s41467-026-68320-8
掲載日時 : 2026年1月21日
著者 : Yoshiki Sakuma*, Keisuke Atsumi, Takanobu Hiroto, Jun Nara, Akihiro Ohtake, Yuki Ono, Takashi Matsumoto, Yukihiro Muta, Kai Takeda, Emi Kano, Toshiki Yasuno, Xu Yang, Nobuyuki Ikarashi, Asato Suzuki, Michio Ikezawa, Shuhong Li, Tomonori Nishimura, Kaito Kanahashi, Kosuke Nagashio*
雑誌 : Nature Communications
DOI : 10.1038/s41467-026-68320-8
掲載日時 : 2026年1月21日
お問い合わせ先
研究内容について
東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻
教授
長汐 晃輔 （ながしお こうすけ）
教授
長汐 晃輔 （ながしお こうすけ）
E-Mail: nagashio=material.t.u-tokyo.ac.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 03-5841-7161
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E-Mail: SAKUMA.Yoshiki=nims.go.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 029-860-4299
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報道・広報について
東京大学 大学院工学系研究科 広報室
E-Mail: kouhou=pr.t.u-tokyo.ac.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 03-5841-0235
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NIMS 国際・広報部門 広報室
〒305-0047 茨城県つくば市千現 1-2-1
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E-Mail: pressrelease=ml.nims.go.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 029-859-2026
FAX: 029-859-2017
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東京エレクトロン株式会社 コーポレートコミュニケーション室
E-Mail: telpr=tel.com ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 03-5561-7004
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名古屋大学 総務部広報課
E-Mail: nu_research=t.mail.nagoya-u.ac.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 052-558-9735
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筑波大学 広報局
E-Mail: kohositu=un.tsukuba.ac.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 029-853-2040
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科学技術振興機構 広報課
E-Mail: jstkoho=jst.go.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 03-5214-8404
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支援事業について
科学技術振興機構 戦略研究推進部
グリーンイノベーショングループ
安藤 裕輔 （あんどう ゆうすけ）
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E-Mail: crest=jst.go.jp ([ = ] を [ @ ] にしてください)
TEL: 03-3512-3531
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