2019 Fiscal Year Annual Research Report
Self-organized Formation of Ge-based Two-dimensional Crystals and Control of Crystalline Structure and Electronic State
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18K19020
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒澤 昌志 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (40715439)
洗平 昌晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 二次元結晶 / ゲルマニウム / ポストグラフェン / 電子物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は、前年度に引き続き、Ge(111)基板上にヘテロエピタキシャル成長したAlを二次元結晶の形成のテンプレートとして、表面の平坦性と偏析するGe原子の制御に力点を置いて研究を推進し、非常に簡便な方法で原子層レベルでの試料表面平坦化とサブナノメートルの極薄Ge結晶層の成長することができた。具体的には、化学溶液と熱処理により表面清浄化したGe(111)ウェハ上に、WワイヤとAlフィラメントを用いた真空蒸着によりAlをヘテロエピタキシャル成長する。原子間力顕微鏡（AFM）測定より、真空蒸着時に基板加熱をすることで、室温堆積の場合に比べて、試料表面の凹凸が劇的に減少し、その平均二乗粗さ(RMS)は0.9nmから0.3nmまで低減することが分かった。これは、基板加熱によるAl原子のマイグレーションにより、表面平坦化が進行したと考えられる。また、あいちシンクロトロン光センターを利用した放射光による光電子分光測定より、サブナノメートルの極薄Ge層が偏析することが示された。In-plane X線回折(XRD)より、析出した極薄Ge層の試料表面に対して垂直な格子面の結晶性を調べたところ、基板加熱した場合ではダイヤモンド構造のGe(220)に由来する鋭いピークが観測された。このことは、表面偏析したGeは試料表面と平行に(111)が配向していることを示唆しており、基板加熱によりAlヘテロエピタキシャル成長と平坦化が同時に生じることに加えて、サブナノメートルの数原子層のGe結晶が成長することを明らかにできた。
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