原子層物質の化学気相成長の基礎

摘要

2004年のグラフェンデバイスの報告以来，グラフェン，六方晶窒化ホウ素（hexagonal boron nitride, h-BN），遷移金属ダイカルコゲナイド（transition metal dichalcogenide, TMD），黒リン，シリセンなどの原子層物質と呼ばれる一群の材料が注目を集めてきた（Fig.1）。これらの物質は，バルク状態でも共有結合などの強固な結合が原子数個の厚さの層内で閉じており，層間には弱いファンデルワールス（van der Waals, vdW）力が働くことから，vdW物質や二次元層状物質とも呼ばれる。グラフェンは特異な電子構造に山来する様々な優れた物性を持つ。h-BNは絶縁性の原子層であり，他の原子層のキャリア輸送を乱さない下地材料などとして注目される。TMDとして代表的なMoS_2やWSe_2は半導体であり，電子デバィス応用等が期待される。さらに，異なる原子層を積層したvdWヘテロ構造や，積層した原子層間のツイスト角制御などにより，モワレ量子ドット配列に着目した人工的な物質設計も取り組まれている。