所属：筑波大学 数理物質系

概要：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、立体形状を有する炭化水素分子、トリプチセンとテトラフェニルメタンに着目し、それらの重合構造体を考えることで、それぞれ２次元と３次元の共有結合炭化水素ネットワーク物質の物質設計を行った。これ等の重合構造体は極めて安定な炭化水素結晶系であることが明らかになった。さらに、sp2炭素領域の共有結合ネットワーク中の特異な配置から、いずれの構造もディラックバンドと平坦バンドの組からな特異な電子状態を価電子帯と伝導体に有する半導体となることを明らかにした。

論文掲載,発表実績:
（学術雑誌掲載論文）

• Yanlin Gao and Susumu Okada, Filed emission current from the functionalized graphene edges, Carbon Vol. 142, pp. 190-195 (2019).
• Masaki Mieda and Susumu Okada, Energetics and electronic structures of polymeric all-benzene hollow-cage and planar networks, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 015002 (2019).
• Kazufumi Yoneyama, Ayaka Yamanaka, and Susumu Okada, Energetics and electronic structure of graphene nanoribbons under the uniaxial torsional strain, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, SDDD05 (2019).
• Manaho Matsubara and Susumu Okada, Electronic structure of thin films of naphthalene under an external electric field, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 075001 (2019).
• Mina Maruyama and Susumu Okada, Asymmetric field effect carrier accumulation in MoS2/WS2 van der Waals heterostructure, Applied Physics Express Vol. 12, 075008 (2019).
• Hisaki Sawahata, Susumu Okada, and Mina Maruyama, Energetics and electronic structures of MoS2 nanoribbons, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 075002 (2019).
• Yasumaru Fujii, Mina Maruyama, and Susumu Okada, Three-dimensional covalent networks of sp2 and sp3 C atoms: Energetics and electronic properties of polymerized diphenylmethane and tetraphenylmethane, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 085001 (2019).
• Hisaki Sawahata, Susumu Okada, and Mina Maruyama, Energetics and electronic structures of border between MoS2 and WS2, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 095002 (2019).
• Tomonari Mizoguchi, Mina Maruyama, Susumu Okada, and Yasuhiro Hatsugai, Flat bands and higher-order topology in polymerized triptycene: Tight-binding analysis on decorated star lattices, Physical Review Materials Vol. 3, 114201 (2019).
• Airi Yasuma, Susumu Okada, Yanlin Gao, and Mina Maruyama, Electronic state tuning of graphene nanorribons with pyridinic edges by hydrogenation, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 58, 125001 (2019).