2018 Fiscal Year Annual Research Report
Surface X-ray diffraction studies of ultrathin films and their structural changes from bulk crystals
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16H03866
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| Research Institution | Tokyo Gakugei University |
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Principal Investigator |
高橋 敏男 東京学芸大学, 教育学部, 研究員 (20107395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白澤 徹郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (80451889)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面界面物性 / 超薄膜 / 強相関系 / 表面Ｘ線回折 / 位相問題 / 超伝導 / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Si(111)表面上に形成するインジウム原子層であるSi(111)-√7×√3-Inの構造を表面X線回折法により調べた。この構造は原子層構造でありながら、バルクのインジウムと同等の超伝導転移温度をもつことが知られている。構造解析の結果、正方格子状に配列したIn原子層が積層した2重原子層構造であることが分かった。1層目インジウム層は基板Siと強く相互作用し、2層目インジウム層はバルク的な構造を持つことから、2層目のインジウムで超伝導に関わる自由電子的状態ができていることが示唆された。さらに、もう1つの√7×√3構造であるhexagonal相の構造を調べた結果、低温相と考えられていた√7×√7が室温でも相関長の短い状態で形成しており、それまで提案されていた相転移は、構造相転移ではなく、相関長が徐々に変化するクロスオーバー現象であることを明らかにした。また、√7×√7構造の解析に成功して1原子層構造であることをつきとめ、基板Siとの強い相互作用が示唆された。これらの成果をまとめPhys. Rev. B誌に投稿し掲載された。
Bi2Se3超薄膜の成長中構造解析を行った結果、1-3層（厚さ1-3 nm）のBi2Se3層が成長する間に、原子層間隔の緩和が生じることが明らかになった。電子分光で観察されていたトポロジカル相転移との関連を議論し、この成果を国内外の学会において発表した。
Bi超薄膜の成長中構造解析を行った結果、膜厚1.7 nm以下においてバルクのBiでは見られない黒燐構造が形成していることを構造解析により明らかにし、黒燐構造の柱状ドメインが表面全体を覆ったときにバルク構造へ相転移するという相転移メカニズムを明らかにした。この成果を国内外の学会において発表した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(14 results)
