高品質な二次元半導体の接合構造を利用した発光デバイスを実現～将来の光量子通信等の光源としての展開に期待～

　Wenjin Zhang エネルギー理工学研究所博士、松田一成 同教授、宮内雄平 同教授、和田尚樹 東京都立大学大学院生（研究当時）、高口裕平 同大学院生（研究当時）、遠藤尚彦 同研究員、宮田耕充 同准教授、蒲江 名古屋大学助教、竹延大志 同教授、劉崢 産業技術総合研究所上級主任研究員、入沢寿史 同研究グループ付らの研究チームは、次世代の半導体材料として注目されている遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）において、異なる二種類の半導体TMDCが接合した構造（半導体ヘテロ構造）を利用した発光デバイスの作製に成功しました。このようなデバイス構造を利用することで、薄膜における発光位置の制御や接合構造の結晶性の評価、および電流を利用した室温での円偏光の生成などが可能になりました。今後、次世代の光源や非常に小さな電力で動く電子デバイスやセンサー、エネルギー変換素子などへの応用が期待されます。

　本研究成果は、2022年7月8日に、科学雑誌「Advanced Functional Materials」のオンライン版に掲載されました。

（ａ）異なるTMDCが接合した構造のモデル図。青がSe原子、赤がS原子、黒がW原子に対応し、単層WS₂/WSe₂の接合構造に対応する。 （ｂ）シリコン基板上に成長させた単層TMDC半導体ヘテロ構造の光学顕微鏡写真。三角形の青い結晶が単層TMDCの接合構造、異なる二種類のコントラストは、中心がWS₂結晶、外側がWSe₂結晶に対応する。 （ｃ） WS₂とWSe₂との接合部分の走査透過電子顕微鏡像。原子番号が大きいものほど明るく見える条件で像を取得しており、この像においては明るい点がWもしくはSe原子に対応する。