2020 Fiscal Year Annual Research Report
熱放射光のその場分光・顕微観察によるAu基板上グラフェンの光物性の解明
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19K15400
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
寺澤 知潮 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (90772210)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | グラフェン / 表面再構成 / 角度分解光電子分光法 / エネルギーギャップ / 熱放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではAu(100)基板上に作製したグラフェンの構造・電子状態・光物性の関係を明らかにすることを目的とした。特にAu(100)基板の表面の構造変化に伴う一次元ポテンシャルの形成がこれらグラフェンの特性を変化させる機構に注目した。2019年度においてAu(100)単結晶基板上に作製したグラフェンの電子状態の評価を実施したところ、グラフェンのエネルギーバンド中にエネルギーギャップが形成することを見出した。そこで2020年度はこのエネルギーギャップの形成の起源の解明を試みた。
Au(100)表面が表面再構成によって形成した一次元構造であるHex-Au(100)構造上にグラフェンを作製した。特に2020年度においては試料作製時間の最適化により、これまでよりグラフェンとHex-Au(100)構造の整合が良い試料を作製できた。このグラフェンのエネルギーバンド中に形成するエネルギーギャップはHex-Au(100)構造の持つ一次元ポテンシャルによると従来は考えられてきた。しかし、2020年度において分子科学研究所で実施した角度分解光電子分光(ARPES)法によって、Hex-Au(100)構造の一次元ポテンシャルによる電子状態の変調と昨年度に観察されたエネルギーギャップの形成には関係がないことが明らかにされた。励起光のエネルギーや偏光を変化させたARPES測定によって、このエネルギーギャップの形成はグラフェンのπ軌道とAu基板のsp軌道の混成によることが明らかになった。
以上の結果は、Hex-Au(100)構造が他の一次元構造とは異なる機構でグラフェンの電子状態を変調させていることを示し、従来の予想を超えた結果であると言える。
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