モウリ シンイチロウ
毛利 真一郎
MOURI SHINICHIRO
所属 理工学部 電気電子工学科
職名 准教授
言語種別 日本語
研究概要 原子層スケールのナノ構造における光・電子物性開拓とそのデバイス応用

私は、原子層スケールのナノ構造における光・電子物性を解明し、そのデバイス応用を目指して研究を進めています。様々な物質を原子層スケールの厚みまで薄くすると、バルク材料にはない性質が現れることが知られています。最もよく知られている例がグラフェンです。炭素原子1層で構成されるグラフェンは、ディラク型と呼ばれる特殊なバンド構造を持ち、非常に高い移動度を示します。グラフェン以外にも2硫化モリブデンをはじめとする様々な層状物質を原子(分子)1層まで薄くできることがわかってきており、様々なデバイスへの応用が期待されています。私は、原子層材料同士の積層や、他の材料との融合により新たな機能を創発し、今までにないデバイスの創生を目指しています。

現在進めている研究テーマは以下の通りです。

テーマ1:ファンデルワールスエピタキシーによる新規半導体構造の創製
 窒化ガリウムや窒化インジウムに代表される窒化物半導体は、発光ダイオード材料として既に実用化されているのに加え、パワー半導体やタンデム型太陽電池、高周波デバイスなど、さまざまな次世代デバイスへの応用が検討されているユーティリティーの高い材料です。発光デバイスや受光デバイスの広帯域化・高輝度化に向けて、さまざまな組成の混晶を自在に作る技術の開発も必要ですが、基板の制約があり思うように研究が進んでいない状況です。また、低コスト化も大きな課題となっており、再利用可能な成長基板が求められています。
 我々が注目しているファンデルワールスエピタキシーは、グラフェンなどダングリングボンドのない原子層材料をバッファー層とした結晶成長であり、上記課題を克服する有力手法と考えられています。ファンデルワールス力を駆動力とする結晶成長のメカニズムを解明し、その制御へ向けた研究を進めています。

テーマ2:原子層ヘテロ構造の光・電子物性とそのデバイス応用
 異種の原子層材料を積層したヘテロ構造や原子層材料と化合物半導体の積層ヘテロ構造の光物性や電子物性を調べ、デバイス応用を。原子層間の相互作用メカニズムを解明し、高効率電荷分離を利用したエネルギー変換や、励起子と呼ばれる束縛状態を用いた量子情報デバイスへの応用を目指しています。また、原子層材料と窒化物半導体など他の半導体材料とのヘテロ構造についても研究も進めています。原子層材料の光電変換能や熱電変換能・伝導特性・光学特性を既存の半導体材料の特性と組み合わせることで新しい光電子デバイスの創製を目指します。