Affiliation：University of Tsukuba

Abstract：本プロジェクトでは、各種異種物質ならびに外部電界と広義複合構造を形成した低次元ナノスケール物質に着目し、複合構造形成下における電子物性の変調の可能性を密度汎関数理論に基づく第一原理計算の手法と有効遮蔽媒質法を組み合わせることにより明らかにした。
　本年度は、量子論に立脚した計算物質科学の手法を用いて、２層二硫化モリブデン(MoS2)からなる２重ゲートトランジスタへ、外部電界と積層配向が蓄積電荷分布に及ぼす影響の解明を行なった(図１)。上下のゲート電極間に電位差を印加することで上下のMoS2層の伝導帯／価電子帯端を互い違いにシフトさせ、その上で電荷ドープを行うと、片層への選択的キャリア注入が可能であることを明らかにした、また、キャリアの選択的注入は、層間配向に捻れを導入することでより促進されることが明らかになった。

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（Journal paper）

• Y. Gao and S. Okada, Edge Morphology effect on field emission properties of graphene thin films, Carbon 157, 33-39 (2020).
• K. Hisama, S. Chiashi, S. Maruyama, and S. Okada, Energetics and electronic structures of single walled carbon nanotubes encapsulated in boron nitride nanotubes, Applied Physics Express 13, 015004 (2020).
• M. Maruyama and S. Okada, Asymptotic behaviors of the energetics and electronic structures of graphene with pyridinic defects, Chemical Physics Letters 739, 136966 (2020).
• K. Yoneyama, M. Maruyama, Y. Gao, and S. Okada, Mechanical properties of carbon nanotube under uniaxial tensile strain, Japanese Journal of Applied Physics 59, SIID02 (2020).
• Y. Gao and S. Okada, Structural effects on carrier doping in carbon nanotube thin-film transistors, Journal of Applied Physics 127, 134301 (2020).
• Y. Gao, M. Maruyama, and S. Okada, Influence of interlayer stacking arrangements on carrier accumulation in bilayer graphene field effect transistors, Applied Physics Express 13, 065006 (2020).
• M. Maruyama, K. Nagashio, and S. Okada, Influence of interlayer stacking on gate-induced carrier accumulation in a bilayer MoS2, ACS Applied Electronic Materials 2, 1352−1357 (2020).
• S. Okada, M. Maruyama, and Y. Gao, Asymmetric Carrier Penetration into Hexagonal Boron Nitride in Graphene Field Effect Transistor, Applied Physics Express 13, 075005 (2020).
• H. Tomori, M. Maruyama, and S. Okada, Electronic structure of graphene under uniaxial tensile strain, Japanese Journal of Applied Physics 59, 075002 (2020).
• M. Maruyama, Kosuke Nagashio, and S. Okada, Carrier distribution control in van der Waals heterostructures of MoS2 and WS2 by field-induced band-edge engineering, Physical Review Applied 14, 044028 (2020).