2013 Fiscal Year Annual Research Report
周期表第１４族元素（Ｓｉ、Ｇｅ）の低次元ハニカムシートの創成と物性開拓
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24241040
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高木 紀明 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒船 竜一 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50360483)
塚原 規志 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (80535378)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シリセン / ハニカム / Dirac電子系 / 走査トンネル顕微鏡 / 単原子層薄膜 |
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| Research Abstract |
（１）４x４シリセンの構造決定：４x４シリセンの電子状態は、光電子分光の測定からDirac電子系であるとする結果が報告されている。これは、我々の走査トンネル分光(STS)
測定や第一原理計算を基にした電子状態の結論とは異なる。このような矛盾を解くために、低速電子回折(LEED)による構造モデルの決定を行った。テンソルLEED法による解析から、単位格子内に18個のSi原子があり、そのうち6個の原子が基板の法線方向にバックルしているハニカム構造であることがわかった。また、第一層の基板Ag原子も法線方向にバックルしており、SiとAg原子の相互作用が大きいことを示している。さらに、LEEDにより決定されたSiおよびAg原子のバックル量、Si-Siの結合距離や結合角は、第一原理計算により最適化した構造パラメータと非常によく一致することもわかった。以上の結果は、第一原理計算とSTSにより得られた電子状態の信頼性を強く支持するものである。
（２）多層シリセンの構造と電子状態：多層シリセンの構造と電子状態をトンネル顕微鏡(STM)およびSTSにより調べた。多層シリセンの１層の高さは、0.3nmであるが、その半分程度の高さのものも見られる。多層シリセンは2層が一組となった単位構造で積層したものであることを示唆している。Siの蒸着量の関数として表面構造変化を追跡したところ、多層シリセンは特異な成長様式を示すことがわかった。単層シリセンで基板Ag表面はほぼ完全に覆われ、そこに新たなSiが蒸着すると多層シリセンの成長が始まる。このとき単層シリセンで覆われていたAg基板が再び露出し、多層シリセンで覆われた部分とAg清浄表面がほぼ1:1の比で観察された。ランダウ準位の測定も試みたが、十分な広さをもつドメインを作製することが困難であることもあり、再現性のある結果を得ることはできなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単層シリセンの構造と電子状態をきちんと決めることに成功し、Ag基板上に成長した単層シリセンに関する論争にピリオドを打つことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）多層シリセンの構造と電子状態を決定する。
（２）2次元シートだけでなく、Siナノリボンの作製にも成功した。ナノリボンは、端の構造がジグザグである。ハニカムナノリボンの物性はエッジの形状に敏感であることが理論的に予言されている。グラフェンではジグザグ端をもつナノリボンを作製することが困難であるため、実験的な検証はいまだなされいてない。シリセンナノリボンは、このような重要な検証に使える可能性があり、この点を追求したい。
（３）Ag以外での基板探索を進める。
（４）ゲルマニウムに関しての探索研究を進める。
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