二次元半導体の成長過程のリアルタイム観測に成功

～次世代半導体材料の高品質化に期待～

2026年01月07日

岡山大学
慶應義塾大学

発表のポイント

二次元半導体材料の遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC：Transition Metal Dichalcogenide）の結晶成長過程をリアルタイムで観測することに成功しました。
二枚の基板の積層により構築したマイクロリアクタの閉じ込め空間におけるTMDC結晶の気相-液相-固相（VLS：Vapor-Liquid-Solid）成長において、さまざまな成長モードを明らかにしました。
この研究により次世代半導体材料の高品質化と電子デバイス応用につながることが期待されます。

　岡山大学大学院環境生命自然科学研究科博士前期課程2年の千田祐太朗大学院生と学術研究院環境生命自然科学学域の鈴木弘朗研究准教授、林靖彦教授、信州大学先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所の久間馨助教（現（株）Preferred Networks）、慶應義塾大学理工学部物理学科の藤井瞬助教らの研究グループは、原子レベルに薄い二次元半導体材料であるTMDCのマイクロリアクタ内部におけるVLS成長のリアルタイム観測と成長モードの解析に成功しました。
　今回の研究成果は、2025年12月12日に独Wiley発行の学術雑誌「Advanced Science」に掲載されました。
　TMDCは原子3つ分の厚みの半導体特性を持つ二次元物質で、機械的柔軟性に加え、優れた電気・光学特性を持つことから、次世代集積回路やフレキシブルデバイスへの応用が期待されています。そのため、TMDC結晶の高品質化や構造制御が必要とされています。本研究ではTMDCの大面積結晶成長が可能な、マイクロリアクタとVLS成長を組み合わせた独自の合成手法において、マイクロリアクタ内でのTMDC成長のリアルタイム観察を行いました。これにより、液相原料の動的振る舞いが関わる、さまざまな成長モードを明らかにしました。この成果は、次世代半導体材料として期待されるTMDCの高品質化とデバイスの高性能化につながります。
◆研究者からひとこと

物理現象にダイレクトに迫ることができる楽しい研究でしたが、地道な努力や周囲の方々の支えがあってこそでした。研究成果として形にできたことを大変嬉しく思います。 （千田） リアルタイム観測により多彩な成長モードを観測できました。ミクロな現象を可視化できる非常にワクワクする研究でした。（鈴木）

千田大学院生

鈴木研究准教授

論文情報

論 文 名：Inside the Microreactor: In Situ Real-Time Observation of Vapor–Liquid–Solid Growth of Monolayer TMDCs
掲 載 誌：Advanced Science
著 　者：Hiroo Suzuki^*†, Yutaro Senda^†, Kaoru Hisama, Shuhei Aso, Yuta Takahashi, Shun Fujii, Yasuhiko Hayashi（*責任著者、†共同第一著者）
D O I： 10.1002/advs.202516784
U R L：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202516784

研究資金

　本研究は、JSPS科研費（Grant No. JP25K01624, JP23K13633, JP24K00817, JP24H01197, and JP24H01202）、JST創発的研究支援事業（Grant No. JPMJFR245U）、松籟科学技術振興財団研究助成、ヒロセ財団研究助成、花王 芸術・科学財団 花王科学奨励賞、慶應義塾大学次世代研究プロジェクト推進プログラムの支援を受けて実施しました。

＜詳しい研究内容について＞
二次元半導体の成長過程のリアルタイム観測に成功～次世代半導体材料の高品質化に期待～


＜お問い合わせ＞
岡山大学学術研究院 環境生命自然科学学域
研究准教授　鈴木　弘朗
（電話番号）086-251-8133　（FAX）086-251-8133

慶應義塾大学理工学部物理学科
助教　藤井　瞬
（電話番号）045-566-1629