2022 Fiscal Year Annual Research Report
表面超構造・電子状態同時測定拠点の実現による表面電子状態の徹底解明
| Project/Area Number |
19H01830
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
湯川 龍 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40759479)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望月 出海 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (30579058)
大坪 嘉之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 次世代放射光施設整備開発センター, 主任研究員 (70735589)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 全反射高速陽電子線回折 / 表面超構造 / 角度分解光電子分光 / 表面電子状態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は同一試料に於いて表面の超構造を正確に決定し、表面に於ける電子状態を決定することで、表面超構造に依存した電子状態変化と電子物性を徹底的に明らかにすることを目的としている。
最終年度である本年度はセリアや酸化チタンの表面電子状態解析及び表面超構造解析に加えて、酸化亜鉛(ZnO)表面近傍の電子構造に由来する発光スペクトル解析を行った。具体的には以下の研究を行った。
1) 水素吸着セリア表面において、データ駆動科学的手法を取り入れたTRHEPD構造解析を行った。具体的には、最近開発された汎用構造解析ソフト「2DMAT」(https://www.pasums.issp.u-tokyo.ac.jp/2dmat/)を用いて、感度解析(取得データにおける分散-共分散行列の固有値解析)を実施した結果、水素に対して高感度なTRHEPD測定条件を突き止めることに成功した。本成果は今後、超並列モンテカルロ型ベイズ推定などの高信頼な解析手法を駆使したセリア表面上に吸着した水素原子に対する構造決定に繋がると期待される。
2) ZnOは代表的な遷移金属酸化物であり、湯川らはこれまでのARPES研究で表面近傍の電子構造を明らかにしている。多体間相互作用を取り入れた発光スペクトル解析を実施することでZnOの発光現象が表面近傍の電子構造に強く依存することを明らかにした。具体的には、電子と正孔の対である励起子とフォノン間の相互作用を取り入れた物理モデルを用いることで、早い緩和の発光はZnO表面近傍の電子構造に起因しており、遅い緩和の発光は試料内部の励起子再結合過程に起因することを突き止めた。表面近傍の電子構造は表面超構造にも依存するため、本成果は表面超構造や表面へのキャアリアドープにより、発光スペクトルや緩和時間を制御できることを示唆しており、発光素子・検出器としての高度化に波及されると期待される。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
