Nontrivial band structure in composite atomic layers studied by micro-focused aser angle-resolved photoelectron spectroscopy

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01834
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sakano Masato 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70806629)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 角度分解光電子分光 / 原子層フレーク試料 / ファンデルワールス積層体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a micro-focused laser angle-resolved photoemission spectroscopy system that enables to measure of small (~0.01 mm) samples and a sample fabrication procedure for direct observation of electronic structures in van der Waals heterostructures prepared by a mechanical exfoliation and dry-transfer technique. Using these techniques, we have observed novel electronic structures in transition metal dichalcogenide few-layer materials and twist-stacked materials, which do not appear in bulk crystals, and reveal their origins.

Free Research Field

固体物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

2次元物質を力学的に積層することによって創られるファンデルワールス積層体では、構成要素である2次元物質が単独では発現しない物性が創発され得るため、未開拓物性の宝庫として基礎・応用の両面の観点から研究されている。しかし、複雑な結晶構造を有するファンデルワールス積層体では正確な電子構造の計算予測が難しく、それが研究進展のボトルネックとなっていた。本研究で開発した顕微レーザー角度分解光電子分光装置と、角度分解光電子分光測定を可能にするファンデルワールス積層体の試料作製方法を用いることによって、ファンデルワールス積層体の電子構造の直接観測が可能となり、物性研究が飛躍的に進められることになった。