2020 Fiscal Year Research-status Report
Electronic states of bismuth layered materials with black-phosphorus-like structure
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17K05493
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中辻 寛 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80311629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 博之 東京工業大学, 理学院, 教授 (60271582)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 表面電子状態 / ビスマス超薄膜 |
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| 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。
令和2年度は、(b)についてはメタほう酸(HBO2)の蒸着により作製した微傾斜基板上の√3-B構造に対してBi(110)超薄膜を成長させ、構造を評価した。Si(111)4×1-In表面にBiを蒸着すると、蒸着量、蒸着時の基板温度、蒸着後のアニール温度等の条件を変化させることで様々な表面超構造が形成されるが、それらのうちでBi:In比の異なる√3×√3構造のそれぞれの電子状態を明らかにした。さらにSi(110)基板に形成される3×2-Biおよび3×4-Bi構造について、LEEDを用いた原子構造解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試料(b)についてはメタほう酸を用いて作製した√3-B基板上にBi(110)超薄膜を形成してLEEDによる構造評価を行った。微傾斜基板におけるテラス幅の制限により、Bi(110)のドメイン数が抑制されることを期待したが、1.5°の傾斜基板では十分狭いテラス幅ではなく、ドメイン数抑制は達成できないことがわかった。一方、基板にSi(111)4×1-In表面を用いて作製したBi-In表面合金については、Bi:In比の異なる√3×√3構造のそれぞれの電子状態を明らかにすることができた。さらにSi(110)基板を用いた3×2-Biおよび3×4-Bi構造の表面原子構造をLEEDのIV測定を用いて調べた。以上総合すると、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
試料(b)についてはさらに傾斜角の大きい基板に対して√3-B構造作製とBi(110)薄膜作製を試みる。Si(111)4×1-In表面を用いて作製するBi-In表面合金については、さらに作製条件を変えた場合の構造評価を行う。Si(110)3×2-Bi表面については、STM観察実験により、表面原子構造を調べる予定である。
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| Causes of Carryover |
実験に必要な高純度試料等を購入予定であったが、新型コロナウイルス感染症拡大による研究計画変更等に伴い年度内に間に合わなかったため、次年度に購入・使用する予定である。
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[Presentation] Si(111)√3×√3-(Bi,In)表面の電子状態2020
Author(s)
勝俣錬, 中村玲雄, 金野達, 木村彰博, 大内拓実, 永友慶, 田中和也, 下川裕理, 小澤健一, 間瀬一彦, 小森文夫, 飯盛拓嗣, 平山博之, 中辻寬
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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