プレスリリース・研究成果

　原子3個分の厚さから成る2次元物質の遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）の中で代表的な単層二硫化モリブデン（MoS₂）は、優れた電気的および光学的特性を持つことから、次世代半導体材料として期待されています。MoS₂の電気特性や光学特性を制御するためには、適切な元素を添加すること（ドーピング）によるキャリア導入が必要ですが、これまで実験で検証された効果的な元素はレニウム（Re）など数種類に限られていました。

　東北大学金属材料研究所Soungmin Bae（ベ ソンミン）助教、清原慎講師、熊谷悠教授、大学院工学研究科の宮本伊武己大学院生らの研究グループは、二硫化モリブデンに27種類の元素を導入した際の安定な原子構造や電気特性を、密度汎関数理論に基づく精緻な計算機シミュレーションにより明らかにしました。その結果、すべての元素において、導入したキャリアが局在する状態が安定となり、通常の半導体で見られる広がった状態とは異なることが分かりました。このことは、不純物を添加したMoS₂は、従来想定されていた通常のバンド伝導とは異なり、添加元素間を飛躍しながら移動する不純物伝導が支配的であることを示唆します。この発見はMoS₂における普遍的な電気伝導メカニズムを理解する上で重要な発見であり、ドーピングに使用できる元素の範囲を大きく広げました。

　今回の研究成果は、2024年12月2日（現地時間）に米国化学会発行の学術誌ACS Nanoに掲載されました。