上野研究室＠埼玉大学 公式Webページ
カルコゲナイド系層状物質
をテンプレートにして作成
開始行:
#norelated
*本ページについて [#d7f01868]
-このページでは，「カルコゲナイド系層状物質」の種類，単結...
-本ページ作成者：[[上野啓司>履歴]]
-作成開始：2012年12月9日
-一応完成：2012年12月11日
~
（本ページ内容は随時更新します。）
----
CENTER:''&size(24){目次};''
----
#contents
¬e(bind,1);
*はじめに [#m5aae4ef]
2004年にUniv. ManchesterのK. S. Novoselov, A. K. Geimら...
。その一方で，グラファイトと同様な積層構造を持つ数多くの...
本稿では最初にさまざまな層状物質を簡単に分類し，その中...
*層状物質の分類 [#o9a10f11]
層状物質は，共有結合やイオン結合のような「強い」結合に...
CENTER:表1 層状物質の分類~
|CENTER:280|CENTER:340|c
|分類|物質の例|h
|単原子層状物質と&br;類似化合物|C（グラファイト），P, As,...
|遷移金属&br;ダイカルコゲナイド|MCh&subsc{2};: M=Ti,Zr,Hf...
|13族カルコゲナイド|GaS, GaSe, GaTe, InSe|
|14族カルコゲナイド|GeS, SnS&subsc{2};, SnSe&subsc{2};, P...
|ビスマスカルコゲナイド|Bi&subsc{2};Se&subsc{3};, Bi&subs...
|層状高温超伝導化合物|Bi&subsc{2};Sr&subsc{2};CaCu&subsc{...
|水酸化2価金属|M(OH)&subsc{2};: M=Mg,Ca,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Cd...
|ハロゲン化金属|MgBr&subsc{2};, CdCl&subsc{2};, CdI&subsc...
|層状ケイ酸塩，粘土|雲母，滑石，カオリン等|
|層状酸化物| 酸化チタン系，ペロブスカイト系ナノシート|
多くの層状物質は絶縁体／半導体であるが，中心金属が5族元...
**遷移金属ダイカルコゲナイド [#t52da479]
遷移金属ダイカルコゲナイド（MCh&subsc{2};）には60種類近...
CENTER:&ref{図1.jpg};~
CENTER:図1 MCh&subsc{2};の配置構造~
層状MCh&subsc{2};では各単位層のc軸方向の積み重なり型の...
CENTER:&ref{図2.jpg};~
CENTER:図2 2H型MCh&subsc{2};の積層構造~
~
~
CENTER:&ref{図3.jpg};~
CENTER:図3 三角プリズム型配置MCh&subsc{2};の積層ポリタイ...
~
~
CENTER:表2 MCh&subsc{2};の積層ポリタイプと格子定数
|CENTER:120|CENTER:80|CENTER:100|CENTER:120|CENTER:80|CEN...
||a (Å)|c (Å)||a (Å)|c (Å)|h
|2H-NbS&subsc{2};|3.31|2×5.945|2H-MoS&subsc{2};|3.16|2×6....
|3R-NbS&subsc{2};|3.33|3×5.967|3R-MoS&subsc{2};|3.164|3×6...
|2H-NbSe&subsc{2};|3.449|2×6.27|2H-MoSe&subsc{2};|3.288|2...
|3R-NbSe&subsc{2};|3.45|3×6.29|3R-MoSe&subsc{2};|3.292|3×...
|4H-NbSe&subsc{2};|3.44|4×6.31|>|>|>|
~
層状MCh&subsc{2};の物性は，その中心金属Mの違いにより大...
例として第5周期遷移金属MCh&subsc{2};のNbSe&subsc{2};, M...
CENTER:&ref{図4.jpg};~
CENTER:図4 NbSe&subsc{2};, MoSe&subsc{2};の電子帯構造モ...
~
NbSe&subsc{2};では，Nb原子の価電子は(4d)&super{4};(5s)&...
MCh&subsc{2};の物性はc軸方向の積層構造にも依存して変化...
~
**層状13族カルコゲナイド [#u2273c4c]
GaSe, GaS, InSe等の13族カルコゲナイドも層状の構造を持つ...
CENTER:&ref{図5.jpg};~
CENTER:図5 GaSe単層の構造~
~
~
CENTER:&ref{図6.jpg};~
CENTER:図6 層状13族カルコゲナイドの積層ポリタイプ~
~
~
CENTER:表3 層状13族カルコゲナイドの積層ポリタイプと格子...
|CENTER:120|CENTER:80|CENTER:100|CENTER:120|CENTER:80|CEN...
||a (Å)|c (Å)||a (Å)|c (Å)|h
|β-GaS|3.586|15.500|β-InSe|4.05|16.93|
|β-GaSe|3.759|16.04|γ-InSe|4.00|25.32|
|γ-GaSe|3.747|23.910|>|>|>|
|ε-GaSe|3.755|15.946|>|>|>|
|δ-GaSe|3.755|31.990|>|>|>|
~
GaSeは間接遷移の半導体で，バルク単結晶は黒赤色をしてい...
*カルコゲナイド系層状物質単層試料の作製手法 [#af1ddf6c]
カルコゲナイド系層状物質の単層試料作製法としては，バル...
**カルコゲナイド系層状物質バルク単結晶の形成手法 [#k6fc53...
天然に存在しない層状物質の単結晶薄片を劈開剥離手法で形...
蒸気輸送法による単結晶成長では，主に石英製の輸送管内に...
CENTER:MCh&subsc{2};(s) + 2X&subsc{2};(g) ⇆ MX&subsc{4...
の平衡状態となり，高温側で右向きの，低温側で左向きの反応...
融液法による単結晶成長では，ブリッジマン法が用いられる...
**粘着テープ剥離法による単層形成 [#l01c0a9e]
Geim, Novoselovらは，「スコッチテープ」を用いてグラファ...
**インターカレーションによる単層剥離法 [#u556b7d0]
層状物質はその層間にさまざまな物質を挿入すること（イン...
CENTER:&ref{図7.jpg};~
CENTER:図7 Liインターカレーションによる単層MoS&subsc{2};...
**極性有機溶媒中での超音波照射による単層剥離法 [#f34882db]
層状物質単結晶粉末を適当な溶媒中に分散させ，超音波を照...
**ファンデルワールス・エピタキシー法 [#b028cdc2]
薄膜の成長メカニズムの解明や結晶性の向上に関する研究が...
例えば，Si や GaAsといった半導体単結晶基板の清浄表面に...
一方，本章でこれまで述べてきたように，清浄表面に活性な...
さて，このような層状物質の劈開面を基板として薄膜成長を...
CENTER:&ref{図8.jpg};~
CENTER:図8 ファンデルワールス・エピタキシーの概念図~
(a) 3次元的物質間でのヘテロ成長，(b) 層状物質間でのヘテロ...
(c) 表面不活性化基板上への層状物質ヘテロ成長~
活性なダングリングボンドを持つ一般的な3次元的結晶構造を...
一例として図９に，MoS&subsc{2};劈開面上に分子線エピタキ...
CENTER:&ref{図9.jpg};~
CENTER:図9 MoS&subsc{2};劈開面上にGaSe単層膜を成長した試...
(a) 広範囲像，(b) GaSe単層膜上の原子像，(c) MoS&subsc{2};...
このようなMBE法による単層膜成長に加えて，金属基板上¬...
*カルコゲナイド系層状物質の新奇物性探索 [#dd4bd001]
ここでは，近年注目を集めているカルコゲナイド系層状物質...
**単層MoS&subsc{2};の物性変化に関する研究 [#l030b856]
バルク単結晶のMoS&subsc{2};はバンドギャップが約1 eVの間...
一方，バルク単結晶MoS&subsc{2};を用いた実験ではあるが，...
**トポロジカル絶縁体Biカルコゲナイド [#db39640d]
近年，トポロジカル絶縁体¬e{ref46:[[X. Qi et al., '''...
このような「端」「表面」における金属状態は，上述のトポ...
3次元トポロジカル絶縁体物質の探索の結果，Bi&subsc{2};Se...
CENTER:&ref{図10.jpg};~
CENTER:図10 トポロジカル絶縁体Bi&subsc{2};Se&subsc{3};の...
トポロジカル絶縁体の輸送特性測定では，絶縁体であるはず...
*層状物質のデバイス応用例 [#v0ab9557]
ここでは，層状物質のデバイス応用例として，筆者が近年行...
**太陽電池への応用例 [#n114ab49]
有機半導体薄膜を光電変換層に用いる有機薄膜太陽電池では...
¬e{ref56:[[V. Shrotriya et al., '''Appl. Phys. Lett.''...
¬e{ref57:[[T. Hori et al., '''Thin Solid Films''', ''5...
¬e{ref58:[[L. Cattin et al., '''J. Appl. Phys.''', ''1...
¬e{ref59:[[F. Zhang et al., '''Energy Fuels''', ''24''...
¬e{ref60:[[J. Sakai et al., '''Sol. Energy Mater. Sol....
¬e{ref61:[[F. Liu et al., '''Sol. Energy Mater. Sol. C...
¬e{ref62:[[D. W. Zhao et al., '''Sol. Energy Mater. So...
¬e{ref63:[[M. Zhang et al., '''Appl. Phys. Lett.''', '...
MoO&subsc{3};を正孔輸送層に用いる場合，アノード電極と光...
図11に，作製した有機薄膜太陽電池の構造図を示す。酸化イ...
CENTER:&ref{図11.jpg};~
CENTER:図11 塗布MoO&subsc{3};を正孔輸送層とする有機薄膜...
図12に，暗所およびAM1.5G, 100 mW/cm&super{2};の疑似太陽...
CENTER:&ref{図12.jpg};~
CENTER:図12 塗布形成MoO&subsc{3};膜を正孔輸送層とする有...
**薄膜FETへの応用例 [#kfa78309]
前述のように，単層～数層に剥離したMoS&subsc{2};等の層状...
ところが，ゲート誘電体として導電性Siウエハー上の熱酸化S...
図13に，(a)ゲート表面未処理基板，および(b)HMDS処理基板...
CENTER:&ref{図13.jpg};~
CENTER:図13 人工結晶から粘着テープ剥離形成した数層MoS&su...
FETの出力特性~
(a) 未処理熱酸化SiO&subsc{2};ゲート表面上，(b) HMDS処理熱...
*おわりに [#te782614]
グラフェン研究の進展に刺激され，各種層状物質を対象にし...
*参考文献 [#iab0bd91]
終了行:
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*本ページについて [#d7f01868]
-このページでは，「カルコゲナイド系層状物質」の種類，単結...
-本ページ作成者：[[上野啓司>履歴]]
-作成開始：2012年12月9日
-一応完成：2012年12月11日
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（本ページ内容は随時更新します。）
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¬e(bind,1);
*はじめに [#m5aae4ef]
2004年にUniv. ManchesterのK. S. Novoselov, A. K. Geimら...
。その一方で，グラファイトと同様な積層構造を持つ数多くの...
本稿では最初にさまざまな層状物質を簡単に分類し，その中...
*層状物質の分類 [#o9a10f11]
層状物質は，共有結合やイオン結合のような「強い」結合に...
CENTER:表1 層状物質の分類~
|CENTER:280|CENTER:340|c
|分類|物質の例|h
|単原子層状物質と&br;類似化合物|C（グラファイト），P, As,...
|遷移金属&br;ダイカルコゲナイド|MCh&subsc{2};: M=Ti,Zr,Hf...
|13族カルコゲナイド|GaS, GaSe, GaTe, InSe|
|14族カルコゲナイド|GeS, SnS&subsc{2};, SnSe&subsc{2};, P...
|ビスマスカルコゲナイド|Bi&subsc{2};Se&subsc{3};, Bi&subs...
|層状高温超伝導化合物|Bi&subsc{2};Sr&subsc{2};CaCu&subsc{...
|水酸化2価金属|M(OH)&subsc{2};: M=Mg,Ca,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Cd...
|ハロゲン化金属|MgBr&subsc{2};, CdCl&subsc{2};, CdI&subsc...
|層状ケイ酸塩，粘土|雲母，滑石，カオリン等|
|層状酸化物| 酸化チタン系，ペロブスカイト系ナノシート|
多くの層状物質は絶縁体／半導体であるが，中心金属が5族元...
**遷移金属ダイカルコゲナイド [#t52da479]
遷移金属ダイカルコゲナイド（MCh&subsc{2};）には60種類近...
CENTER:&ref{図1.jpg};~
CENTER:図1 MCh&subsc{2};の配置構造~
層状MCh&subsc{2};では各単位層のc軸方向の積み重なり型の...
CENTER:&ref{図2.jpg};~
CENTER:図2 2H型MCh&subsc{2};の積層構造~
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CENTER:&ref{図3.jpg};~
CENTER:図3 三角プリズム型配置MCh&subsc{2};の積層ポリタイ...
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CENTER:表2 MCh&subsc{2};の積層ポリタイプと格子定数
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||a (Å)|c (Å)||a (Å)|c (Å)|h
|2H-NbS&subsc{2};|3.31|2×5.945|2H-MoS&subsc{2};|3.16|2×6....
|3R-NbS&subsc{2};|3.33|3×5.967|3R-MoS&subsc{2};|3.164|3×6...
|2H-NbSe&subsc{2};|3.449|2×6.27|2H-MoSe&subsc{2};|3.288|2...
|3R-NbSe&subsc{2};|3.45|3×6.29|3R-MoSe&subsc{2};|3.292|3×...
|4H-NbSe&subsc{2};|3.44|4×6.31|>|>|>|
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層状MCh&subsc{2};の物性は，その中心金属Mの違いにより大...
例として第5周期遷移金属MCh&subsc{2};のNbSe&subsc{2};, M...
CENTER:&ref{図4.jpg};~
CENTER:図4 NbSe&subsc{2};, MoSe&subsc{2};の電子帯構造モ...
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NbSe&subsc{2};では，Nb原子の価電子は(4d)&super{4};(5s)&...
MCh&subsc{2};の物性はc軸方向の積層構造にも依存して変化...
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**層状13族カルコゲナイド [#u2273c4c]
GaSe, GaS, InSe等の13族カルコゲナイドも層状の構造を持つ...
CENTER:&ref{図5.jpg};~
CENTER:図5 GaSe単層の構造~
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CENTER:&ref{図6.jpg};~
CENTER:図6 層状13族カルコゲナイドの積層ポリタイプ~
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CENTER:表3 層状13族カルコゲナイドの積層ポリタイプと格子...
|CENTER:120|CENTER:80|CENTER:100|CENTER:120|CENTER:80|CEN...
||a (Å)|c (Å)||a (Å)|c (Å)|h
|β-GaS|3.586|15.500|β-InSe|4.05|16.93|
|β-GaSe|3.759|16.04|γ-InSe|4.00|25.32|
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|ε-GaSe|3.755|15.946|>|>|>|
|δ-GaSe|3.755|31.990|>|>|>|
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GaSeは間接遷移の半導体で，バルク単結晶は黒赤色をしてい...
*カルコゲナイド系層状物質単層試料の作製手法 [#af1ddf6c]
カルコゲナイド系層状物質の単層試料作製法としては，バル...
**カルコゲナイド系層状物質バルク単結晶の形成手法 [#k6fc53...
天然に存在しない層状物質の単結晶薄片を劈開剥離手法で形...
蒸気輸送法による単結晶成長では，主に石英製の輸送管内に...
CENTER:MCh&subsc{2};(s) + 2X&subsc{2};(g) ⇆ MX&subsc{4...
の平衡状態となり，高温側で右向きの，低温側で左向きの反応...
融液法による単結晶成長では，ブリッジマン法が用いられる...
**粘着テープ剥離法による単層形成 [#l01c0a9e]
Geim, Novoselovらは，「スコッチテープ」を用いてグラファ...
**インターカレーションによる単層剥離法 [#u556b7d0]
層状物質はその層間にさまざまな物質を挿入すること（イン...
CENTER:&ref{図7.jpg};~
CENTER:図7 Liインターカレーションによる単層MoS&subsc{2};...
**極性有機溶媒中での超音波照射による単層剥離法 [#f34882db]
層状物質単結晶粉末を適当な溶媒中に分散させ，超音波を照...
**ファンデルワールス・エピタキシー法 [#b028cdc2]
薄膜の成長メカニズムの解明や結晶性の向上に関する研究が...
例えば，Si や GaAsといった半導体単結晶基板の清浄表面に...
一方，本章でこれまで述べてきたように，清浄表面に活性な...
さて，このような層状物質の劈開面を基板として薄膜成長を...
CENTER:&ref{図8.jpg};~
CENTER:図8 ファンデルワールス・エピタキシーの概念図~
(a) 3次元的物質間でのヘテロ成長，(b) 層状物質間でのヘテロ...
(c) 表面不活性化基板上への層状物質ヘテロ成長~
活性なダングリングボンドを持つ一般的な3次元的結晶構造を...
一例として図９に，MoS&subsc{2};劈開面上に分子線エピタキ...
CENTER:&ref{図9.jpg};~
CENTER:図9 MoS&subsc{2};劈開面上にGaSe単層膜を成長した試...
(a) 広範囲像，(b) GaSe単層膜上の原子像，(c) MoS&subsc{2};...
このようなMBE法による単層膜成長に加えて，金属基板上¬...
*カルコゲナイド系層状物質の新奇物性探索 [#dd4bd001]
ここでは，近年注目を集めているカルコゲナイド系層状物質...
**単層MoS&subsc{2};の物性変化に関する研究 [#l030b856]
バルク単結晶のMoS&subsc{2};はバンドギャップが約1 eVの間...
一方，バルク単結晶MoS&subsc{2};を用いた実験ではあるが，...
**トポロジカル絶縁体Biカルコゲナイド [#db39640d]
近年，トポロジカル絶縁体¬e{ref46:[[X. Qi et al., '''...
このような「端」「表面」における金属状態は，上述のトポ...
3次元トポロジカル絶縁体物質の探索の結果，Bi&subsc{2};Se...
CENTER:&ref{図10.jpg};~
CENTER:図10 トポロジカル絶縁体Bi&subsc{2};Se&subsc{3};の...
トポロジカル絶縁体の輸送特性測定では，絶縁体であるはず...
*層状物質のデバイス応用例 [#v0ab9557]
ここでは，層状物質のデバイス応用例として，筆者が近年行...
**太陽電池への応用例 [#n114ab49]
有機半導体薄膜を光電変換層に用いる有機薄膜太陽電池では...
¬e{ref56:[[V. Shrotriya et al., '''Appl. Phys. Lett.''...
¬e{ref57:[[T. Hori et al., '''Thin Solid Films''', ''5...
¬e{ref58:[[L. Cattin et al., '''J. Appl. Phys.''', ''1...
¬e{ref59:[[F. Zhang et al., '''Energy Fuels''', ''24''...
¬e{ref60:[[J. Sakai et al., '''Sol. Energy Mater. Sol....
¬e{ref61:[[F. Liu et al., '''Sol. Energy Mater. Sol. C...
¬e{ref62:[[D. W. Zhao et al., '''Sol. Energy Mater. So...
¬e{ref63:[[M. Zhang et al., '''Appl. Phys. Lett.''', '...
MoO&subsc{3};を正孔輸送層に用いる場合，アノード電極と光...
図11に，作製した有機薄膜太陽電池の構造図を示す。酸化イ...
CENTER:&ref{図11.jpg};~
CENTER:図11 塗布MoO&subsc{3};を正孔輸送層とする有機薄膜...
図12に，暗所およびAM1.5G, 100 mW/cm&super{2};の疑似太陽...
CENTER:&ref{図12.jpg};~
CENTER:図12 塗布形成MoO&subsc{3};膜を正孔輸送層とする有...
**薄膜FETへの応用例 [#kfa78309]
前述のように，単層～数層に剥離したMoS&subsc{2};等の層状...
ところが，ゲート誘電体として導電性Siウエハー上の熱酸化S...
図13に，(a)ゲート表面未処理基板，および(b)HMDS処理基板...
CENTER:&ref{図13.jpg};~
CENTER:図13 人工結晶から粘着テープ剥離形成した数層MoS&su...
FETの出力特性~
(a) 未処理熱酸化SiO&subsc{2};ゲート表面上，(b) HMDS処理熱...
*おわりに [#te782614]
グラフェン研究の進展に刺激され，各種層状物質を対象にし...
*参考文献 [#iab0bd91]
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