2020 Fiscal Year Research-status Report

表面低次元ハイブリッドスピンネットワークの量子物性と制御

Research Project

Project/Area Number	20K05326
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	高木紀明京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50252416)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	表面 / 吸着
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、固体表面において金属原子と有機分子とからなるハイブリッド型の２次元ネットワークを、金属原子と有機分子間との相互作用、吸着原子・分子と基板表面との相互作用、金属原子と有機分子からなる構成単位構造の対称性を考慮することで構築し、その電子・磁気的性質を明らかにすることを主な目的としている。本年度は、試料作成の準備室となる超高真空装置、蒸着源の整備および電子回折の調整を行なった。反射高速電子回折に加えて低速電子回折装置を取り付け、仕事関数変化なども評価できるように超高真空装置の整備を行なった。ネットワークを構築するための基板として金属や有機分子との相互作用が弱く、ネットワーク構造が金属と有機分子との相互作用によって決まると予想される、グラフェンをIr(111)表面にエチレンガスを用いた化学堆積法を用いて合成した。加熱温度、エチレンガスの圧力および成長時間の条件を最適化し成長条件を定めた。合成したグラフェンの構造を低速電子回折により解析し先行研究との比較を行なった。Irの９倍周期とグラフェンの10倍周期が整合する構造であることがわかった。また、電子エネルギー損失分光によるフォノンの分散関係の測定を行い、グラフェン特有のフォノンの分散関係を明らかにした。鉄フタロシアニンの２層構造の磁性に関する実験データの解析を進めた。ゼロ磁場分裂型の有効スピンハミルトニアンによる解析と分子の中心に位置しその磁性を担う鉄イオンの電子状態を有効模型で表した解析方法の2種類のアプローチを採用し、実験結果を説明できることを示した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 試料作成用の超高真空装置を整備し、ネットワーク構造を探索する準備が整った。基板の有力候補であるグラフェン作成の条件も確立した。ネットワーク構造の合成と探索の準備が整ったので(2)と評価した。
Strategy for Future Research Activity	2020年度に整備した試料作成システムを使い、グラフェン基板上に金属原子と有機分子を共蒸着してネットワーク構造の構築を試みる。蒸着レート、時間、基板温度の関数として最適な条件を探る。ネットワーク構造の構造や物性を、低速電子回折、走査トンネル顕微鏡、電子エネルギー損失分光法等を用いて調査する。
Causes of Carryover	世界的なコロナウイルス蔓延のための参加予定の国際会議がキャンセルされたため使用額が生じた。2021年度については開催が確定していないため、物品費として使用する予定である。