2014 Fiscal Year Research-status Report
カーボンナノマテリアルにおける電子格子相互作用の素過程
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25400326
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 慎一郎 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (00227141)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 隆浩 名城大学, 理工学部, 教授 (30282338)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子格子相互作用 / カーボンナノマテリアル / グラフェン / 角度分解光電子分光 / シンクロトロン放射光 / コインシデンス分光 / 高分解能電子エネルギー損失分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノマテリアルにおける電子格子相互作用が本研究の主な趣旨である。昨年度は、グラフェンの面方位がランダムに配向して積層したHOPGグラファイトにおいて、K点にあるフェルミレベル近傍の伝導電子がフォノンによってΓ点付近に散乱されたものをARPESによって観察することに成功した。本年は引き続き単結晶グラファイトにおいてこの研究を発展させた（１）と共に、SiC上の単層グラフェンにおける電子散乱をARPESで測定する（２）、高分解能電子エネルギー損失分光（HREELS)を用いて、グラファイトの非占有状態の特定の状態に電子を注入してフォノンによって散乱された電子のエネルギーと運動量を観測し、ARPESでは観測できない運動量空間の電子格子相互作用について調べる（３）、電子格子相互作用を大きな要因として発生し、応用的にも基礎的にも非常に重要ながら研究が進んでいない2次電子放出のダイナミクスについて、電子電子コインシデンス分光法という新奇な分光法を用いて研究する（４）といった新しい試みによって研究を発展させた。個別の進捗状況は１）励起光の偏光依存性を調べるとともに運動量を明確にしたグラファイトのフォノン分散を精緻に決定した。論文を現在作成中である、２）入射電子エネルギーによって散乱されるフォノンの分岐が異なるために同じ波数で異なったエネルギーのフォノンの放出および吸収が起こる明確な実験結果を得た。現在結果を解析中である、３）単層グラフェンのフォノンによる光電子の散乱を明確に観察し、フォノン分散について調べた。報告論文一本を発表し、さらに解析を進めている、４）2次電子と光電子のコインシデンスの運動エネルギー依存性を発見した。第一原理計算による関連した論文を日本物理学会の英語誌に発表した。また、電子格子相互作用の実験的に研究ができる段階には至っていないが、カーボンナノチューブの新しい合成法についての論文を発表できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画である、角度分解光電子分光による運動量・エネルギーを分解した電子格子相互作用の素過程の観察について、単結晶グラファイトや単層グラフェンといった複数のカーボンナノマテリアルにおいて成功した。グラフェンのTOモードフォノンのK点付近での分散を測定できたのは世界で初めてである。さらに、当初の計画にはない高分解能電子エネルギー損失分光による実験においても電子格子散乱を観察できた。これは固体の振動による電子散乱過程として、新しいメカニズムを提案するものであり、画期的なものと言える。それのみならず、電子電子コインシデンス分光という新規な分光法による2次電子放出ダイナミクスの観察にも成功した。このように、当初の計画以上にカーボンナノマテリアルの電子格子相互作用についての画期的な結果が得られている。論文は現在執筆および準備中であるが、国際学会を含めた学会発表は精力的に行い、高い評価を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
単層グラフェンにおける電子格子相互作用に関与するフォノンの分散測定をさらに精緻なものとし、より広い運動量空間での観察を目指す。電子エネルギー損失分光の研究も継続し、新しい分光法の構築を目指す。コインシデンス分光による2次電子放出ダイナミクスについても継続し、2次電子放出過程における電子格子相互作用の役割を探る。以上のように、基本的には大きく発展した本年度の研究をさらに継続する。さらに、論文執筆による研究成果の発表を精力的に行うこととする。
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| Causes of Carryover |
論文の英語校正および学術雑誌投稿用にキープしていたが、新しい実験結果が出たために論文の書き直しが必要となり、当該年度内では必要がなくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
英文校正および学術雑誌投稿料として用いる予定
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