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表面X線回折直接法を用いた精密構造解析による超薄膜化に伴う新規物性発現の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H03866
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東京学芸大学

研究代表者

高橋 敏男  東京学芸大学, 教育学部, 研究員 (20107395)

研究分担者 白澤 徹郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (80451889)
研究協力者 フォグリ ヴォルフガング  
荒川 悦雄  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード表面界面物性 / 超薄膜 / 強相関系 / 表面X線回折 / CTR散乱 / 位相問題 / トポロジカル物質 / 超伝導 / トポロジカル絶縁体 / Bi2Se3 / 表面・界面物性 / 強相関電子系
研究成果の概要

近年、基板結晶に薄膜成長するとバルクとは異なる電子特性をもつ物質、たとえば、トポロジカル絶縁体や超伝導体が注目されている。これは、表面や界面の存在により薄膜が格子ひずみを生じバルクとは異なる原子配列をとることに起因すると考えられている。本研究では、典型的なトポロジカル物質であるBi2Se3の超薄膜、超伝導を発現するSi(111)基板上のIn超薄膜などについて、表面や界面の構造に敏感な表面X線回折法により構造を決定することにより、電子特性発現の起源を考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面や界面は周囲の環境がバルクの中とは異なることから、超薄膜ではバルクでは発現しない機能を有するデバイスを開発できる可能性があり、超薄膜に関する研究が盛んに行われている。本研究では、バルクの構造解析で実績のあるX線回折法を高度に進展させた表面X線回折法により、超薄膜の構造決定を通して機能発現の起源を理解し、さらに高機能省エネルギーデバイスの開発に寄与する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Structure determination of the Si(111)?7×3 In atomic-layer superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Shirasawa Tetsuroh、Yoshizawa Shunsuke、Takahashi Toshio、Uchihashi Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 10 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.100502

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面X線回折測定の高速化と固液界面構造のその場追跡2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、Wolfgang Voegeli、荒川悦雄、高橋敏男、松下正
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 53 ページ: 525-530

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Pentacene Polymorph Induced by Interaction with a Substrate2018

    • 著者名/発表者名
      T.Shirasawa, S.Yanagisawa, S.Hatada, W.Voegeli, Y.Morikawa, and T.Takahashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C

      巻: 122 号: 11 ページ: 6240-6245

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00892

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence for a gold trimer on the Si(111)-21×21-(Ag + Au) surface2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Toshio、Yamaguchi Yudai、Shirasawa Tetsuroh、Voegeli Wolfgang、Tajiri Hiroo
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 432 ページ: 147-151

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2017.03.069

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Structure of Surfaces and Interfaces by Synchrotron X-ray Diffraction: Atomic-Scale Imaging and Time-Resolved Measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakabayashi, T. Shirasawa, W. Voegeli, and T. Takahashi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 87 号: 6 ページ: 061010-061010

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.061010

    • NAID

      120006873162

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A quick convergent-beam laboratory X-ray reflectometer using a simultaneous multiple-angle dispersive geometry2017

    • 著者名/発表者名
      Wolfgang Voegeli, Chika Kamezawa, Etsuo Arakawa, Yohko F. Yano,Tetsuroh Shirasawa,Toshio Takahashi and Tadashi Matsushita
    • 雑誌名

      J. Appl. Crys.

      巻: 50 ページ: 570-575

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X線CTR散乱法による界面の静的および動的構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎
    • 学会等名
      PF研究会「量子ビームと新規合成手法の融合による酸化物の新機能探索」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-Time Monitoring of Interface Processes by Wavelength Dispersive X-ray CTR Measurements2018

    • 著者名/発表者名
      T. Shirawawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Masuda, T. Takahashi, K. Uosaki, T. Matsushita
    • 学会等名
      The 15th International Surface X-ray and Neutron Scattering Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the Photoconversion of Pentacene Precursor Thin Films by Time-Resolved X-ray Reflectivity2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tameike, Wolfgang Voegeli, Etsuo Arakawa, Toshio Takahashi, Tetsuroh Shirasawa, Mitsuharu Suzuki, Hiroko Yamada, Tadashi Matsushita
    • 学会等名
      The 15th International Surface X-ray and Neutron Scattering Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Capturing interface processes at the atomic scale by high-speed surface X-ray diffraction2018

    • 著者名/発表者名
      T. Shirawawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Masuda, T. Takahashi, K. Uosaki, T. Matsushita
    • 学会等名
      The 9th Vacuum and Surface Science Conference of Asia and Australia
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of the structure of In/Si(111)-√7×√3 surface2018

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa
    • 学会等名
      The 3rd Asia-Pacific Symposium on Solid Surfaces & Cross-Strait Symposium on Solid Surfaces
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] インジウム原子層超伝導体Si(111)-√7×√3-Inの構造決定2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、吉澤俊介、内橋隆、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 波長分散型X線CTR散乱法によるBi超薄膜成長過程の原子レベル構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、Wolfgang Voegeli、溜池裕太、荒川悦雄、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] X線CTR散乱迅速測定によるBi超薄膜成長過程の原子レベル追跡2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、Wolfgang Voegeli、溜池裕太、荒川悦雄、高橋敏男
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光変換型ペンタセン前駆体薄膜の温度による変換過程への影響2018

    • 著者名/発表者名
      溜池 祐太、Voegeli Wolfgang、荒川 悦雄、高橋 敏男、白澤 徹郎、山田 容子、鈴木 充朗、松下 正
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Atomic Scale Growth Process of Thin Films as Revealed by Fast Surface X-ray Diffraction2018

    • 著者名/発表者名
      T. Shirawawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, T. Matsushita
    • 学会等名
      AiMES 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the Photoconversion of Pentacene Precursor Thin Films by Time-Resolved X-ray Reflectivity2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tameike, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, T. Shirasawa, M. Suzuki, H. Yamada and T. Matsushita
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波長分散型表面X線回折による界面構造その場追跡2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、Wolfgang Voegeli、増田卓也、荒川悦雄、魚崎浩平、高橋敏男、松下正
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 基板に誘起されたペンタセンの新しい結晶構造2018

    • 著者名/発表者名
      白澤 徹郎、柳澤将、畑田真之介、Voegeli Wolfgang、森川良忠、高橋敏男
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bi基板に誘起されたペンタセン薄膜の新しい結晶構造2018

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎, 柳澤将, Voegeli Wolfgang, 森川良忠, 高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Photoconversion of Organic Thin Films by Time-Resolved X-ray Reflectivity2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tameike, W. Voegeli, E. Arakawa,T. Takahashi, T. Shirasawa, M. Suzuki, H. Yamada, T. Matsushita
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Time-Resolved X-Ray Reflectivity and Surface Diffraction Using Monochromatic Undulator Radiation2017

    • 著者名/発表者名
      W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, T. Shirasawa, H. Tajiri, T. Matsushita
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Minimal-functionによるSi(111)-√21×√21-(Ag+Au)構造の考察2017

    • 著者名/発表者名
      高橋敏男, 山口雄大, 白澤徹郎, Wolfgang Voegeli, 田尻寛男
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bi2Se3超薄膜表面界面構造の膜厚依存性2017

    • 著者名/発表者名
      杉木裕人、白澤徹郎、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dispersive X-ray Scattering Measurements Using Monochromatic Undulator Radiation: Towards Millisecond Time Resolution2017

    • 著者名/発表者名
      Voegeli Wolfgang, 荒川悦雄, 高橋敏男, 白澤徹郎, 田尻寛男, 松下正
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High-Speed Characterization of Surface, Interface, and Thinfilm Structures by Using Multi-Wavelength Dispersive X-ray Diffraction2017

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Conference of AnalytiX-2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quick thin film/multilayer characterization using convergent-beam X-ray scattering measurements2016

    • 著者名/発表者名
      Wolfgang VOEGELI, Chika KAMEZAWA, Hirokazu SAITO, Etsuo ARAKAWA, Tetsuroh SHIRASAWA, Toshio TAKAHASHI, Yohko F. YANO, Yumiko TAKAHASHI, Tadashi MATSUSHITA
    • 学会等名
      20th International Vacuum Congress
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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