2017 Fiscal Year Research-status Report
Electronic states of bismuth layered materials with black-phosphorus-like structure
| Project/Area Number |
17K05493
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中辻 寛 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80311629)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 博之 東京工業大学, 理学院, 教授 (60271582)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 表面電子状態 / ビスマス超薄膜 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、いくつかの半導体基板を用いて黒リン(BP-like)構造をもつBi(110)超薄膜を作製し、角度分解光電子分光(ARPES)と、スピン分解ARPESを用いて、電子状態を明らかにする。試料としては、(a) フラットなSi(111)√3×√3-B基板、(b) Si(111)微傾斜面に作製したSi(111)√3×√3-B基板、(c) 同微傾斜面に作製したSi(111)7×7基板、(d) 同微傾斜面に作製したSi(111)1×1-H基板、のそれぞれに、Bi(110)超薄膜を成長させて用いる。微傾斜基板としては、<-1-12>方向に1.5°オフのSi(111)を用いる。
29年度は、まず(a)について、KEK-PF及びSAGA-LSにおいてARPES測定を行い、いくつかの平均膜厚のBi(110)超薄膜について電子状態を明らかにした。いずれの膜厚においてもM点付近にバンドギャップが開いており、BP-like構造を支持する結果が得られた。X点付近のバンド構造についても、これを支持する結果を得た。Bi蒸着時に基板を100 K程度に保った場合には、室温蒸着時に比べて膜厚が揃い、表面の被覆率も向上することを、走査トンネル顕微鏡観察で見出し、上記のARPES実験時にはそのような試料についての測定も行った。
次に(C)について、低速電子回折実験による構造観察を行ったが、回転ドメインの数を減らすことはできなかった。さらに、基板にSi(111)4×1-In表面を用いたBi蒸着を試み、いくつかの新たな超構造を見出したが、Bi(110)薄膜が成長するかどうかを確認するには至らなかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
29年度は、試料(a)についての詳細な電子状態測定について、予定通り行うことができた。一方、試料(b), (c)については、電子回折やSTM観察によってBi(110)超薄膜の成長過程とBi(110)超薄膜のドメイン数や膜厚分布を少なくすることができるかどうかを調べる予定であったが、(c)については実験を行い、ドメイン数を減らすことはできないことが明らかにできたものの、(b)については進めることができなかった。一方、研究計画が予定通り進まなかった場合の方策として申請書に記入していた、基板にSi(111)4×1-In表面を用いたBi超薄膜成長の試みを行い、BiとInが合金化したことによる新たな表面構造を見出した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
試料(a)に関連して、低温蒸着時にBi(110)薄膜の膜厚分布が少なくなることが見出されたので、これについて追加実験を行うことを検討する。試料(c)についても、低温蒸着で成長過程が変化するかどうかを調べる。一方、29年度に実験を行えなかった試料(b)について、また、30年度に予定している試料(d)についての研究を進める。
|
| Causes of Carryover |
所属機関におけるARPES測定用低温マニピュレータの設計が本年度内に完了しなかったため、実際の製作を次年度に延期したため、次年度使用額が生じた。次年度には当該助成金を用いた、ARPES測定用低温マニピュレータ製作を行う。
|
