2015 Fiscal Year Annual Research Report
放射光と超短パルスレーザーを駆使したグラフェン関連物質の電子状態解明
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26286008
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
高橋 和敏 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 准教授 (30332183)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 真幸 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (40554358)
東 純平 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 准教授 (40372768)
山本 勇 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (80528993)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | グラフェン / レーザー / 光電子分光 / 放射光 / 表面・界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、SiC上のエピタキシャルグラフェンを出発物質として、ドープ制御した準自立グラフェンや、超伝導発現が期待されるアルカリ金属類とのグラフェン層間化合物、スピン分裂電子状態が期待される重元素吸着系などのグラフェン関連物質を作製し、シンクロトロン放射光とフェムト秒レーザーという２種の先端的光源が持つ優れた特性である、光子エネルギー選択性、偏光制御性、パルス性を駆使した光電子分光実験を行なう。
今年度は、酸素原子をインターカレートすることにより作製したp型エピタキシャルグラフェンの時間分解･角度分解2光子光電子分光により、バッファ層がある系に比べて大きな結合エネルギーを持つ鏡像準位が存在することと、1層のp型グラフェンの場合にはp*状態の電子寿命が増大していることからDirac点におけるバンドギャップ形成が示唆されることを、ディラック点がフェルミ準位付近に位置する水素原子をインターカレートした準自立グラフェンでの結果と比較しながら明らかにした。これらについて成果発表を行った（2015CC3DMR(Busan, June 2015, invited), USD9 (Moriyama, May 2015), ICFSI-15, Hiroshima, Nov. 2015））。
また、前年度までに整備を進めてきた光電子分析システムでの２次元ARPESマッピングおよびレーザー光による2光子光電子スペクトルの時間分解測定、角度分解測定、励起波長依存性測定、偏光依存性測定による手法について発表した。(日本物理学会 2015年秋季大会, 吹田市, 2015年9月,シンポジウム講演)
さらに、特有のスピン構造が期待される試料として、グラフェンを基板としてBi(110)の超薄膜を作製することを開始し、成長時の基板温度、成長後のアニール条件の最適化により、2,4,6原子層の超薄膜を作製することに成功した。ARPESマッピング, LEED測定および理論計算との比較から、Bi(110)超薄膜は６つの面内ドメインを形成していることを明らかにした。
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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
初年度からの成果である光電子分析装置の高性能化についてのシンポジウム講演、ドープ制御と電子ダイナミクスの関連についての国際会議招待講演などの成果を公開した。
特有のスピン構造が期待される試料として、半金属ビスマスの超薄膜を作製することを開始し、成長条件の確立と占有電子状態の解明を完了し、次年度の電子ダイナミクス研究の準備を整えることができた。
以上のことから、本課題は現在までに概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
特有のスピン構造が期待され試料作製条件が確立できたグラフェン上の半金属ビスマスの超薄膜について、非占有電子状態の解明と電子ダイナミクス研究を進める。
これらビスマス超薄膜の構造ならびに電子状態は、基板との電子の授受供与に依存して変化するという理論的予測があることから、n型ドープされたグラフェン基板に加えて、酸素原子や水素原子のインターカレーションによりp型ドープに制御したグラフェン基板に作製したビスマス超薄膜についても実験を進める。
これまでの期間において蓄積された結果から、種々のグラフェン関連物質の電子状態研究の成果を総括する。
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| Causes of Carryover |
物品購入、旅費、国際会議参加費など執行についてほぼ予定の通りであったが、真空部品、光学部品、および寒剤の予定金額との差異により次年度使用額が生じたものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
引き続き必要となる、真空部品、光学部品、および寒剤購入のために次年度に使用する。
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Research Products
(14 results)
