人工二次元電子系を用いた実験的シミュレーション手法の確立

• 研究課題/領域番号: 15K13367
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 南任 真史 国立研究開発法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 専任研究員 (90300889)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 原子操作 / 表面状態 / 二次元電子系 / 周期ポテンシャル / 局所状態密度 / 走査トンネル顕微鏡

研究成果の概要

低温超高真空STM装置を用いた原子操作により、Cu(111)表面に吸着させたFe原子やCO分子の二次元格子構造を人工的に形成した。CO分子の(8×8)超構造では、ハニカムの副格子AとBそれぞれに対応する位置でFermi準位近傍の電子状態が異なることが、トンネル電子分光やSTS測定から明らかになった。一方、同じCO分子の(6×6)超構造では、副格子の電子状態の等価性は失われないことがわかった。これらの結果は、吸着種による散乱過程により表面状態がバルクと強く結合して共鳴状態となり、表面第二層からの影響が大きくなったものと解釈され、第一原理計算を用いたシミュレーションにより再現されることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Impurity-Induced First-order Phase Transitions in Highly Crystalline V2O3 Nanocrystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishiwata, E. Takahashi, K. Akashi, M. Imamura, J. Azuma, K. Takahashi, M. Kamada, H. Ishii, Y.-F. Liao, Y. Tezuka, Y. Inagaki, T. Kawae, D. Nishio-Hamane, M. Nantoh, K. Ishibashi , T. Kida
  • 雑誌名: Advanced Materials Interfaces 巻: 2 号: 12 ページ: 1500132-1500132
  • DOI: 10.1002/admi.201500132
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Artificial Two-dimensional Lattice Structures Assembled by Atom Manipulation Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Nantoh, K. Takashima, T. Yamamoto and K. Ishibashi
  • 学会等名: Frontiers in Quantum Materials and Devices Workshop (FQMD 2016)
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県・和光市広沢）
  • 年月日: 2017-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] Artificial Two-dimensional Lattice Structures Assembled by Atom Manipulation Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Nantoh, K. Takashima, T. Yamamoto and K. Ishibashi
  • 学会等名: The 60th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN 2016)
  • 発表場所: Wyndham Grand Hotel, Pittsburgh, PA, U.S.A.
  • 年月日: 2017-05-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Formation of Artificial Two-dimensional Electron Systems Using Atom Manipulation Technique (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nantoh, and K. Ishibashi
  • 学会等名: MNC2015 (28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference)
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2015-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] 原子操作により形成した仮想グラフェンの電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南任真史、石橋幸治
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] ノンドープおよび磁性イオンドープTiO2ナノ粒子の軟Ｘ線発光分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石渡洋一、高橋栄光、赤司健太、手塚泰久、稲垣裕次、河江達也、石井啓文、Yen-Fa Liao、木田徹也、南任真史、石橋幸治
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16