東北大、グラフェンを越える新材料シリセンの基盤電子構造を解明 : 理系にゅーす

1: 2014/12/25(木) 20:44:54.76 ID:???.net

掲載日：2014/12/25

　東北大学は12月22日、グラフェンを越えると期待されている新材料シリセンの層間化合物CaSi2を合成し、その電子状態を解明したと発表した。

　同成果は、同大原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)の高橋隆教授、一杉太郎准教授、菅原克明助教らによるもの。豊田中央研究所の中野秀之主任研究員らの研究グループと共同で行われた。詳細は、ドイツ科学誌「Advanced Materials」のオンライン版に掲載された。

　シリセンは、硅素(Si)が蜂巣格子状に組んで形成した1枚の原子シートで、炭素からなる同様の原子シートであるグラフェンを越える新材料として近年盛んに研究が行われている。しかし、単離したシリセン原子シートは合成することが難しく、これまでその電子状態は詳しく分かっていなかった。

　研究グループは何層も積層させたシリセン層間にカルシウム(Ca)を挿入したCaSi2を合成することで、電子状態の測定に成功した。
その結果、シリセンは見かけ上の質量がゼロとなる電子状態を持つことが明らかとなったという。この成果は、超高速電子デバイスへの応用が期待されているシリセンの基盤電子状態の理解と、その材料設計および機能開拓に大きく貢献するものであるとコメントしている。

<画像>
(a)グラフェン、(b)シリセン、(c)多層シリセン層間化合物CaSi2の結晶構造。グラフェン中には、パイ電子およびシグマ電子と呼ばれる
2種類の電子が存在する。これに対し、シリセンはグラフェンと異なり、バックリング構造とよばれる凸凹した構造を有する。
また、CaSi2は、シリセンの原子シート間にカルシウムが挿入された構造を持つ
http://news.mynavi.jp/news/2014/12/25/047/images/001l.jpg

<参照>
シリセンの基盤電子構造解明 -グラフェンを越えるシ... | プレスリリース | 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2014/12/press20141222-03.html

<記事掲載元>
http://news.mynavi.jp/news/2014/12/25/047/

引用元: ・【半導体】東北大、グラフェンを越える新材料シリセンの基盤電子構造を解明

3: 2014/12/25(木) 20:47:49.40 ID:UMdlQS3K.net

>シリセンはグラフェンと異なり、バックリング構造とよばれる凸凹した構造を有する。

　　＿ﾉ乙(､ﾝ､)＿まぁ

4: 2014/12/25(木) 20:49:21.82 ID:HJVqECIM.net

尻専

6: 2014/12/25(木) 21:08:34.36 ID:7v4qpmHf.net

なんでグラフェンを超えるんだ？
同じ強度なら原子番号が小さい方が軽くて安くて素晴らしいじゃないか。

15: 2014/12/26(金) 10:34:37.49 ID:vb4zP537.net

>>6
グラフェンはバンドギャップの問題がある。

10: 2014/12/25(木) 22:42:03.60 ID:oNYhpGyX.net

珪素生物マダー

12: 2014/12/26(金) 05:50:42.34 ID:h2D4TmCB.net

エレクトロニクス分野で多用されるダイヤモンド構造のSiは間接遷移型の半導体ですので、
発光素子には使用されません。
今回得られたシリセンはケイ素の同素体としては非常に珍しい、発光素子としても有用な性質を持っています。

13: 2014/12/26(金) 05:56:07.37 ID:h2D4TmCB.net

＜今回の成果＞

①大面積のシリセンを再現性良く作製できる
②エピタキシャル技術を利用したシリセンの電子構造制御が可能

グラフェンはその強い結合から構造を変えることは難しく、
バンドギャップをどうやって導入するかが課題となっています。
シリセンは容易に座屈するためにその構造を変化させることができ、
バンドギャップを導入できることが実証されました。
この特質をうまく利用すれば、下地をうまく選ぶことで半導体から
半金属までシリセンの性質を変えうる可能性があります。

14: 2014/12/26(金) 05:59:32.21 ID:h2D4TmCB.net

＜今後の展開＞

　シリセンは、微細化が進むSiエレクトロニクスにおける究極のSi薄膜材料であり、
その二次元的な性質から物性物理学的にも大きな注目を集めています。課題はたくさんあります。
シリセンは現在、金属的な下地の上でしかその形成が確認されていません。
絶縁体上に形成することができればキャリアの輸送特性などを評価することができ、
応用研究へと一歩近づくことがきます。また、シリセンは大気中で容易に酸化されてしまいます。
これを防ぐためにどう保護したら良いか、というのも応用に向けた大きな問題です。
しかしながら、これらは、空想の産物でしかなかったシリセンの形成が実験的に確認され、
再現性の良い作製方法が見つかった今、初めて取り組むことのできるチャレンジしがいのある課題です。

16: 2014/12/26(金) 10:57:45.60 ID:aTGGPBGW.net

>>12-14
なるほどわかりやすい
それらの課題は、工夫次第で克服しうるものなのだろうか

17: 2014/12/26(金) 13:57:59.98 ID:NjEMKt9n.net

結局、シリコンを越える半導体元素は無いと、そういうオチになるのか？

23: 2014/12/28(日) 21:11:41.17 ID:uWd7gi+Q.net

シリセンは応用に移せるのか？

24: 2014/12/29(月) 15:07:16.84 ID:x3gC+Pm4.net

にわかには信じられない
まがいなりにもグラフェンやらの論文は読んだことあるが
CaSi2というものが合成できて、グラフェンを超えるかも知れないなんて聞いたことが無い

応用となるとまた話は変わるんだろうけど、こういうことをやろうとするって東北大すげーな

25: 2014/12/29(月) 15:10:30.00 ID:x3gC+Pm4.net

と思ったら22にシリセンの記事あるな
94年にはもう見つかっていたのか

26: 2014/12/29(月) 21:38:49.58 ID:Xc37wmE6.net

>>25
割と有名じゃね？
単離ができないってだけで構造的には難しくないし