国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学工学研究科応用物理学専攻の蒲江助教、竹延大志教授は、東京都立大学理学研究科物理学専攻の和田尚樹（研究当時：大学院生）、高口裕平（研究当時：大学院生）、遠藤尚彦（研究員）、宮田耕充准教授、京都大学エネルギー理工学研究所のWenjin Zhang博士、松田一成教授、宮内雄平教授、産業技術総合研究所・極限機能材料研究部門の劉崢上級主任研究員、産業技術総合研究所・デバイス技術研究部門の入沢寿史研究グループ付らの研究チームと共に、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（注１）（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（注２））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（注３）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、７月８日付けでドイツの科学雑誌「Advanced Functional Materials」オンライン版に掲載されました。また本研究は、日本学術振興会 科学研究費事業 『JP15K13337, JP16H00911, JP16H06331, JP17H01069, JP17K19055, JP18H01832, JP19H02543, JP19K15383, JP19K22127, JP19K22142, JP20H02605, JP20H05664, JP20H05862, JP20H05867, JP20K05413, JP20H05189, JP21H05232, JP21H05234, JP21H05235, JP21H05236, JP26102012, and JP25000003』、国立研究開発法人 科学技術振興機構CREST 『JPMJCR16F3, JPMJCR17I5』、近藤記念財団 研究助成、光科学技術研究振興財団 研究助成、旭硝子財団 研究助成の支援のもとで行われたものです。
・３原子厚の半導体薄膜（二次元半導体）を利用した接合構造を作製し、その発光デバイス（発光ダイオード）の動作に成功。
・接合構造を利用した発光位置の制御や、結晶構造への歪み導入による室温での円偏光発光を観測。
・二次元半導体を利用した次世代の光源や省エネルギー電子デバイスへの基盤技術として期待。
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（注１）遷移金属ダイカルコゲナイド(Transition metal dichalcogenide, TMDC)
タングステン(W)やモリブデン(Mo)などの遷移金属原子と、硫黄(S)やセレン(Se)などのカルコゲン原子からなる層状物質。組成は遷移金属とカルコゲン原子が１：２の割合で含まれ、MX2と表される。ここでMは遷移金属(Mo, W, Nb, 他)、Xはカルコゲン原子(X=S, Se, Te)に対応する。図１のように一層の場合、遷移金属とカルコゲン原子は互いに共有結合で結びつき、３原子厚のシート状構造となる。この層状シートが多数重なった固体材料は、広く潤滑剤などで用いられてきた。近年、単一の層が人工的に作製できることが明らかになり、そのユニークなシート状構造や優れた半導体特性により大きな注目を集めている。
（注２）半導体ヘテロ構造
二つの異なる組成の半導体材料が接合した構造。主に、ガリウムヒ素系の固体材料などで多くの研究がされてきており、ヘテロ構造を利用した様々な電子・光デバイス（高速動作トランジスタ、半導体レーザー、および太陽電池等）などが広く利用されている。
（注３）円偏光
光は、電場成分と磁場成分が進行方向に対して垂直な方向に振動しながら波のように伝わっていく。特に、電場または磁場の振動の向きが、らせんを描くように周期的に回転しながら進行する場合を円偏光と呼ぶ。このらせんの回転の方向に応じて右巻き・左巻きの円偏光と区別される。
＜タイトル＞
Efficient and Chiral Electroluminescence from In-Plane Heterostructure of Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
＜著者名＞
Naoki Wada, Jiang Pu*, Yuhei Takaguchi, Wenjin Zhang, Zheng Liu, Takahiko Endo, Toshifumi Irisawa, Kazunari Matsuda, Yuhei Miyauchi, Taishi Takenobu*, Yasumitsu Miyata* *Corresponding author
＜雑誌名＞
Advanced Functional Materials（2022）
＜DOI＞
10.1002/adfm.202203602
＜URL＞
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202203602
http://www.qtum.ap.pse.nagoya-u.ac.jp/
