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カルコゲナイド系層状物質の最新研究    
Frontier of Layered Chalcogenide Materials Research
[コードNo.2016T012]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 上野啓司、安藤淳、島田敏宏
■体裁/ B5判 286ページ
■発行/ 2016年7月28日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1166-1

 
★ポストグラフェンの最有力であるカルコゲナイド系層状物質の基礎的事項を網羅し、バルク単結晶や薄膜の形成法、構造制御法を詳説!
★原子薄膜材料としての特性を活かしたトランジスタや光電変換素子、水素発生触媒等、応用展開についても解説!!

キーワード

カルコゲナイド系層状物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / グラフェン / 原子薄膜材料 / 種類 / 構造 / 基礎物性 / 合成・構造制御 / 応用 / ARPES法 / 光学物性 / 電界誘起超伝導 / ラマン分光 / 単結晶成長 / ヘテロ接合形成 / CVD法 / プラズマCVD法 / スパッタ成長 / 液相単層剥離 / エッジ効果 / MOSFET / エレクトロニクス / トランジスタ / 電気二重層 / 光電変換 / スピントロニクス / 熱電変換 / 水素発生触媒 / トライボロジー

刊行にあたって

 半遷移金属ダイカルコゲナイドに代表されるカルコゲナイド系層状物質は、例えば天然のMoS2が固体潤滑剤や触媒材料として実用に供される一方、酸化物高温超伝導体発見以前のHigh-Tc超伝導体としての研究、電荷密度波(CDW)研究、あるいはインターカレーションによる新規物性発現研究の対象として、1980年代までは物性物理分野において盛んな研究が行われていた。2004年にグラフェンの絶縁性基板上への形成手法が開発され、その後膨大な数の研究が展開されてきたが、その一方でカルコゲナイド系層状物質の単層〜数層試料も「機能性原子薄膜材料」として再度注目を集めることとなった。現在、次世代ナノエレクトロニクス材料としての様々な応用研究が世界中で精力的に進められており、我が国においても研究が活発化している。
 このような状況下において、現在国内で精力的に進められている様々な研究をまとめ、本材料系に注目している研究者諸氏に情報提供を行うことは意義あることと考え、本書籍を企画するに至った。本書が本物質系研究者の情報源として活用され、新しい研究者参入のきっかけとなり、我が国における研究のより一層の進展につながれば、監修に携わったものとして望外の喜びである。
「刊行にあたり」より一部抜粋

著者一覧

上野啓司埼玉大学
安藤淳産業技術総合研究所
島田敏宏北海道大学
小間篤秋田県立大学
柳瀬隆北海道大学
グエンタンクン物質・材料研究機構
岡田晋筑波大学
菅原克明東北大学
高橋隆東北大学
神田晶申筑波大学
松田一成京都大学
上野和紀東京大学
山本真人大阪大学
塚越一仁物質・材料研究機構
守谷頼東京大学
北浦良名古屋大学
小椋厚志明治大学
石原聖也明治大学
若林整東京工業大学
加藤俊顕東北大学
金子俊郎東北大学
吾郷浩樹九州大学
小林佑首都大学東京
宮田耕充首都大学東京
阿澄玲子産業技術総合研究所
野内亮大阪府立大学
林賢二郎(株)富士通研究所
實宝秀幸(株)富士通研究所
大淵真理(株)富士通研究所
佐藤信太郎(株)富士通研究所
森貴洋産業技術総合研究所
中払周物質・材料研究機構
蒲江早稲田大学
竹延大志名古屋大学
毛利真一郎立命館大学
河本邦仁(公財)豊田理化学研究所
万春磊清華大学
田若鳴(公財)豊田理化学研究所
藤田武志東北大学
平岡尚文ものつくり大学

目 次

【第1編 カルコゲナイド系層状物質の種類、構造、基礎物性】
第1章層状物質とは:その種類と構造、基礎物性 (安藤淳)
第2章カルコゲナイド系層状物質の構造と物性 (島田敏宏、柳瀬隆)
1はじめに
2カルコゲナイド系層状物質の主な構造
3カルコゲナイド系層状物質の固体化学―なぜ層状構造で安定なのか?―
4電子物性と機能
5触媒機能その他
第3章電界下印加による二硫化モリブデン薄膜の電子構造変調 (グエンタンクン、岡田晋)
1はじめに
2計算手法
3電界下の二硫化モリブデン薄膜の電子構造
4まとめ
第4章遷移金属ダイカルコゲナイド原子層薄膜の電子状態 (菅原克明、高橋隆)
1はじめに
2角度分解光電子分光法
3MBE法による遷移金属ダイカルコゲナイド単層膜の作製
4MoSe2およびWSe2単層膜の高分解能ARPES
5WSe2単層膜のスピン分解ARPES
6今後の展望
第5章超伝導層状カルコゲナイド/グラフェン接合 (神田晶申)
1はじめに
2超伝導体/グラフェン接合におけるアンドレーエフ反射:理論的側面
3超伝導体/グラフェン接合におけるアンドレーエフ反射:実験的側面
3.1電子/ホールだまり
3.2超伝導体からの電荷ドープ
4超伝導層状カルコゲナイド/グラフェン接合
5まとめと今後の展望
第6章カルコゲナイド系層状物質の新規光学物性 (松田一成)
第7章電場誘起によるキャリアドーピング (上野和紀)
1はじめに
2電場誘起によるキャリアドーピングと超伝導
2.1電気二重層トランジスタ
2.2電気二重層トランジスタを用いた層状化合物半導体の電場誘起キャリアドーピング
2.3キャリアドーピングによる超伝導
3層状物質の電場誘起超伝導
3.1ZrNClの電場誘起超伝導
3.2MoS2の電場誘起超伝導
3.3その他の遷移金属ダイカルコゲナイドの超伝導
第8章遷移金属ダイカルコゲナイドのラマン分光 (山本真人、上野啓司、塚越一仁)
1はじめに
2結晶構造と振動モード
3ラマンシフトの層数依存性
4ラマン活性の層数依存性
5おわりに
【第2編 合成・構造制御】
第1章カルコゲナイド系層状物質の単結晶成長とその応用 (上野啓司)
1はじめに
2TMDCの構造
3TMDCのバルク単結晶成長
3.1石英アンプルの準備
3.2原料と輸送剤の準備
3.3石英アンプルへの原料真空封入
3.4管状炉での石英アンプル加熱
3.5加熱後の冷却、試料取り出しと洗浄
4TMDC単結晶からの原子層FET形成
5ファンデルワールス・エピタキシー
6おわりに
第2章カルコゲナイド系層状物質単結晶の劈開と転写によるヘテロ接合形成 (守谷頼)
1はじめに
2歴史
3劈開
3.1@テープの上に層状物質の結晶をのせる
3.1.1バルク結晶の結晶粒の大きさ
3.1.2テープを選ぶ
3.1.3テープの上への結晶ののせ方
3.2Aテープで結晶を劈開し薄片化する
3.3B基板にテープを押し付ける
3.3.1基板の表面処理
3.3.2テープのこすりつけ方
3.4Cテープを剥がして結晶を劈開する
3.5テープを使用しない劈開法
4転写法
4.1乾式転写法(Dry transfer)
4.2乾式剥離法(Dry release)
4.3スタンピング法(Stamping)
5まとめ
第3章カルコゲナイド系層状物質薄膜のボトムアップ成長 (北浦良)
1はじめに
2CVD法によるTMDCの成長
3ツーステップCVD法によるTMDC原子層の成長
4ワンステップCVD法によるTMDC原子層の成長
5hBN基板へのTMDCのCVD成長
6TMDCのMBE成長
第4章カルコゲナイド系層状物質薄膜のスパッタ成長 (小椋厚志、石原聖也、若林整)
1はじめに
2スパッタMoS2の膜構造
3スパッタMoS2の電気特性
4スパッタMoS2の結晶性と化学状態
5スパッタMoS2の硫黄欠損補填による膜質向上
6おわりに
第5章単層単結晶遷移金属ダイカルコゲナイドの大結晶合成とプラズマ機能化 (加藤俊顕、金子俊郎)
1はじめに
2単層単結晶TMDの大結晶合成
3不純物添加TMDにおける局在励起子の観測
4マイルドプラズマ機能化による二層TMDの発光強度増大
5まとめ
第6章グラフェン上でのカルコゲナイド系層状物質のCVD成長 (吾郷浩樹)
1はじめに
2グラフェン上でのNbS2のCVD成長
3グラフェン上でのMoS2のCVD成長
4グラフェンナノリボン上でのMoS2のCVD成長
5MoS2/グラフェンのヘテロ構造のデバイス応用
6MoS2によるグラフェンのグレイン構造の可視化への応用
7おわりに
第7章カルコゲナイド系層状物質薄膜を用いた層内/層間ヘテロ接合形成 (小林佑、宮田耕充)
1はじめに
2TMDC原子層の化学気相成長
3TMDC原子層/グラファイト層間ヘテロ接合の作製と光学的性質
4Mo/W系TMDCの層内/層間ヘテロ接合の作製
5Nb/W系TMDCの層内ヘテロ接合の作製
6おわりに
第8章液相単層剥離によるカルコゲナイド系層状物質原子層形成 (安藤淳、阿澄玲子)
第9章金属/カルコゲナイド系層状物質接合形成におけるエッジ効果 (野内亮)
1はじめに
2Schottky障壁高さの実験的抽出
2.1抽出方法
2.2抽出過程の例:多層MoS2へのCr/Au電極接合
2.3チャネル幅依存性によるエッジ効果の確認
3エッジ効果のモデル化
3.1バンドの曲がりの定式化
3.2計算結果の例:多層MoS2への電極接合
4おわりに
第10章Al2O3(0001)面上のMoS2成長と理論的考察 (林賢二郎、實宝秀幸、大淵真理、佐藤信太郎)
1はじめに
2多結晶Al2O3基板を用いたMoS2の優先的成長の観察
3Al2O3(0001)面基板上に成長したMoS2のモルフォロジー
4おわりに
【第3編 応用】
第1章カルコゲナイド系層状物質の極薄ボディMOSFET応用 (森貴洋)
1MOSFET技術
2カルコゲナイド系層状物質MOSFET
3カルコゲナイド系層状物質MOSFETにおける散乱要因
3.1音響フォノン散乱
3.2光学フォノン散乱
3.3フォノン散乱への高誘電率ゲート絶縁膜の影響
3.4帯電不純物散乱
3.5ラフネス散乱
4実験による散乱要因検討
4.1電界効果移動度の温度依存性評価
4.2実効移動度評価
5まとめ
第2章遷移金属ダイカルコゲナイド半導体α-MoTe2のトランジスタ極性制御 (中払周)
1はじめに
2遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)半導体のトランジスタ応用の利点と課題
3α相二テルル化モリブデン(α-MoTe2)の新しいトランジスタへの応用
4α相二テルル化モリブデン(α-MoTe2)ショットキー接合の両極性キャリア注入
5まとめ
第3章カルコゲナイド系層状物質を用いた電気二重層トランジスタ (蒲江、竹延大志)
1はじめに
2遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)薄膜
3電気二重層トランジスタ(EDLT)
4イオンゲルを用いたTMDC EDLT
4.1大面積単層TMDC EDLT
4.2フレキシブル・ストレッチャブルTMDC EDLT
4.3フレキシブル単層TMDCインバータ
5EDLTによる新機能素子
5.1熱電変換機能の制御
5.2単層TMDCフォトダイオード
5.3単層TMDC発光ダイオード
6まとめ
第4章光電変換材料としての遷移金属カルコゲナイド (毛利真一郎、松田一成)
1はじめに―光電変換材料としての遷移金属カルコゲナイド―
2遷移金属ダイカルコゲナイドを利用したヘテロ構造太陽電池とその光電変換特性
2.1CVD法による大面積MoS2薄膜合成とその特性評価
2.2熱剥離テープによる薄膜転写技術
2.3グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池作製手順
2.4グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池の特性測定
2.5グラフェン/MoS2/n-Si太陽電池の発電機構
3今後の展望
第5章カルコゲナイド系層状物質のスピントロニクス応用 (守谷頼)
1はじめに
2層状物質とスピントロニクス
3層状物質強磁性体
4まとめ
第6章カルコゲナイド系層状物質を用いた熱電変換素子 (河本邦仁、万春磊、田若鳴)
1はじめに
2TiS2
3電気化学インターカレーションによるTiS2/有機複合超格子の構築
4TiS2/有機複合超格子の組成と構造
5極性有機分子の静電遮蔽効果によるキャリア移動度のチューニング
6大誘電率の極性分子H2OのインターカレーションによるZTの向上
7キャリア濃度の低減による高ZT化
8フレキシブルn型熱電変換材料の熱電応用
第7章カルコゲナイド系層状物質の水素発生触媒としての展開 (藤田武志)
1はじめに
2リチウムを利用した化学剥離
3透過電顕による原子分解能観察
4水素発生触媒
5おわりに
第8章カルコゲナイド系層状物質のトライボロジー応用 (平岡尚文)
1固体潤滑剤としてのカルコゲナイド系層状物質
2潤滑剤としての性質
2.1潤滑メカニズム
2.2雰囲気の影響
2.3温度の影響
3用法
3.1粉体
3.2被膜
3.2.1焼成被膜
3.2.2スパッタリング膜
3.2.3ショット処理
3.2.4その他
3.3添加剤・充てん剤
3.3.1潤滑油への添加
3.3.2樹脂等への充てん
3.4潤滑油添加剤からの生成
4応用例
第9章カルコゲナイド原子膜半導体におけるキャリアの注入と散乱 (塚越一仁)
1はじめに
2原子膜伝導における電気伝導の原子層数依存性
2.1本研究のために作製した試料と計測
2.2電流注入の層数依存性に関して
2.3伝導の層数依存性に関して
3考察と対策



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