新奇な金属絶縁体転移を伴う最表面低次元構造の研究

• 研究課題/領域番号: 22740205
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 深谷 有喜 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370465)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 表面・界面 / 陽電子 / 表面・界面物性 / 陽電子回折 / 表面構造 / 反射高速陽電子回折

研究概要

本研究では、結晶表面上に形成される低次元構造の構造物性を解明するために、Ge(001)表面上へのPt 原子吸着により発現する一次元原子鎖の原子配置と相転移に伴う原子変位の解明を行った。始めに、最適なPt 原子の蒸着条件を見出し、欠陥が少なくかつ広範囲にわたって均一な一次元原子鎖を作製した。反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いた構造解析から、理論計算により提案されているGe 原子鎖モデルを考慮すると実験結果をよく説明できることが分かった。約90 K 以下において、走査型トンネル顕微鏡(STM)観察とRHEPD 強度の温度依存性から構造の周期性の2 倍化が観測された。低温相(35 K)の構造解析から、90 K 以下では最表面のGe ダイマーが非対称化することが分かった。この相転移は変位型に分類されると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Structure analysis of Si(111)-√21×√21-(Ag, Cs) surface by reflection high-energy positron diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Matsuda, R. Yukawa, and A. Kawasuso
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 606 号: 23-24 ページ: 1918-1921
  • DOI: 10.1016/j.susc.2012.07.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge transfer and structure of K/Si(111)-2√3×2√3-B surface studied by reflection high-energy positron diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Mochizuki, and A. Kawasuso
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.035423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and Electronic Structures of Si(111)-√21×√21 Superstructure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, K. Kubo, T. Hirahara, S. Yamazaki, W. H. Choi, H. W. Yeom, A. Kawasuso, S. Hasegawa, and I. Matsuda
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 10 号: 0 ページ: 310-314
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2012.310
  • NAID: 130004438815
  • ISSN: 1348-0391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic configuration and phase transition of Pt-induced nanowires on a Ge(001) surface studied using scanning tunneling microscopy, reflection high-energy positron diffraction, and angle-resolved photoemission spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, Y. Fukaya, A. Kawasuso, K. Yaji, A. Harasawa, I. Matsuda, K. Wada, and T. Hyodo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.245438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure of two-dimensional binary surface alloy : Si(111)-√21×√21 superstructure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Fukaya, I.Matsuda, M.Hashimoto, K.Kubo, T.Hirahara, W.H.Choi, H.W.Yeom, S.Hasegawa A.Kawasuso, A
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 606 号: 11-12 ページ: 919-923
  • DOI: 10.1016/j.susc.2012.02.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase in the beam intensity of the linac-based slow positron beam and its application at the Slow Positron Facility, KEK (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, T. Hyodo, A. Yagishita, M. Ikeda, S. Ohsawa, T. Shidara, K. Michishio, T. Tachibana, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, and A. Kawasuso
  • 雑誌名: The European Physical Journal D 巻: 66 号: 2
  • DOI: 10.1140/epjd/e2012-20641-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Plasmon Excitation at Topmost Surface in Reflection High-Energy Positron Diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, A. Kawasuso, and A. Ichimiya
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 8 ページ: 190-193
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2010.190
  • NAID: 130004439227
  • ISSN: 1348-0391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron compound nature in a surface atomic layer of a two-dimensional hexagonal lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Matsuda, F. Nakamura, K. Kubo, T. Hirahara, S. Yamazaki, W. H. Choi, H. W. Yeom, H. Narita, Y. Fukaya, M. Hashimoto, A. Kawasuso, M. Ono, Y. Hasegawa, S. Hasegawa, and K. Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.82.165330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface plasmon excitation at metal surfaces studied by reflection high-energy positron diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, A. Kawasuso, and A. Ichimiya
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 225 ページ: 012009-012009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/225/1/012009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and phase transition of low-dimensional metals on Si(111) surfaces studied by reflection high-energy positron diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, M. Hashimoto, A. Kawasuso, and A. Ichimiya
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 225 ページ: 012008-012008
  • DOI: 10.1088/1742-6596/225/1/012008
  • 査読あり
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折装置の開発と表面研究への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,前川雅樹,望月出海,和田健,兵頭俊夫,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折装置の開発と表面研究への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜，前川雅樹，望月出海，和田健，兵頭俊夫，河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（東広島）
• [学会発表] KEK低速陽電子実験施設におけるビームライン整備と新しい測定装置 (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田健，望月出海，兵頭俊夫，小菅隆，斉藤裕樹，設楽哲夫，大澤哲，池田光男，白川明広，古川和郎，満汐孝治，鈴木亮平，寺部宏基，長嶋泰之，深谷有喜（その他6名）
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（東広島）
• [学会発表] 反射高速陽電子回折(RHEPD)法による物質最表面構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: 第1回先進的観測技術研究会-局所構造解析,イメージングの最前線-
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-12-26
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折装置の開発と表面構造解析への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,前川雅樹,望月出海,和田健,兵頭俊夫,河裾厚男
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] 反射高速陽電子回折の実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: PF 研究会「KEK 低速陽電子実験施設における陽電子回折研究およびPs ビーム研究の新展開」
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] 反射高速陽電子回折による歪導入した半導体表面における金属吸着超構造の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,前川雅樹,河裾厚男,和田健,兵頭俊夫
  • 学会等名: 日本物理学会2012 年秋季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Atomic-scale investigations of topmost surface structures by using reflection high-energy positron diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Matsuda, M. Maekawa, I. Mochizuki, K. Wada, T. Hyodo, and A. Kawasuso
  • 学会等名: 16th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-16)
  • 発表場所: Bristol
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折を用いた半導体表面1 次元鎖構造における原子配置と相転移の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,前川雅樹,河裾厚男,和田健,兵頭俊夫
  • 学会等名: 第49回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面相転移の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面相転移の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(西宮市)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Atomic-scale investigations of topmost surface structures by using reflection high-energy positron diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Matsuda, M. Maekawa, I. Mochizuki, K. Wada, T. Hyodo, and A. Kawasuso
  • 学会等名: 16th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-16)
  • 発表場所: ブリストル大学（英国）
  • 招待講演
• [学会発表] 反射高速陽電子回折の実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: PF研究会「KEK低速陽電子実験施設における陽電子回折研究およびPsビーム研究の新展開」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば）
  • 招待講演
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折装置の開発と表面構造解析への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜，前川雅樹，望月出海，和田健，兵頭俊夫，河裾厚男
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折装置の開発の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜，前川雅樹，望月出海，和田健，兵頭俊夫，河裾厚男
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（熊取）
• [学会発表] 反射高速陽電子回折（RHEPD）法による物質最表面構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: 第１回先進的観測技術研究会-局所構造解析，イメージングの最前線-
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば）
  • 招待講演
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折を用いた半導体表面1次元鎖構造における原子配置と相転移の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海，深谷有喜，前川雅樹，河裾厚男，和田健，兵頭俊夫
  • 学会等名: 第49回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
• [学会発表] 反射高速陽電子回折による歪導入した半導体表面における金属吸着超構造の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海，深谷有喜，前川雅樹，河裾厚男，和田健，兵頭俊夫
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面1次元鎖構造における相転移の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月出海，矢治光一郎，深谷有喜，和田健，兵頭俊夫，前川雅樹，河裾厚男，原沢あゆみ，松田巌
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（熊取）
• [学会発表] KEK低速陽電子実験施設におけるポジトロニウムTOF装置とRHEPD用輝度増強ユニットの整備 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田健，兵頭俊夫，寺部宏基，立花隆行，長嶋泰之，深谷有喜，前川雅樹，望月出海，河裾厚男
  • 学会等名: 第49回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
• [学会発表] The new experiment stations at KEK Slow Positron Facility (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, T. Hyodo, T. Kosuge, Y. Saito, M. Ikeda, S. Ohsawa, T. Shidara, K. Michishio, T. Tachibana, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso
  • 学会等名: 16th International Conference on Positron Annihilation (ICPA-16)
  • 発表場所: ブリストル大学（英国）
• [学会発表] KEK低速陽電子ビームの高強度・高輝度化とその応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田 健，兵頭俊夫，小菅隆，斉藤裕樹，柳下明，池田光男，大澤哲，諏訪田剛，古川和郎，白川明広，設楽哲夫，佐波俊哉，満汐孝治，立花隆行，寺部宏基，鈴木亮平，長嶋泰之，深谷有喜（その他3名）
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
• [学会発表] KEK低速陽電実験施設のビームライン整備と最近の成果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 和田健，望月出海，兵頭俊夫，小菅隆，斉藤裕樹，設楽哲夫，大澤哲，池田光男，白川明広，古川和郎，満汐孝治，鈴木亮平，寺部宏基，長嶋泰之，深谷有喜（その他6名）
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（熊取）
• [学会発表] KEK低速陽電子実験施設における陽電子回折実験計画 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兵頭俊夫，深谷有喜，高橋敏男，藤浪眞紀，和田健，望月出海，設楽哲夫，河裾厚男，前川雅樹，白澤徹郎
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（熊取）
• [学会発表] 反射高速陽電子線回折を用いたPt/Ge(001)表面の一次元鎖構造と相転移の研究II (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 高輝度反射高速陽電子回折を用いたAg(111)薄膜表面上のBi,Pb 原子位置のAg 膜厚依存性の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,松田巌,前川雅樹,和田健,兵頭俊夫,河裾厚男
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 反射高速陽電子線回折を用いたPt/Ge(001)表面の一次元鎖構造と相転移の研究II (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 河裾厚男
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Atomic and electronic structures of Si(111)-√21×√21-(Au,Ag) superstructure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Matsuda, K. Kubo, T. Hirahara, S. Yamazaki, W. H. Choi, H. W. Yeom, S. Hasegawa, and A. Kawasuso
  • 学会等名: International Symposium on Surface Science -Towards Nano-, Bio- and Green Inovation- (ISSS-6)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] 反射高速陽電子回折による最表面構造に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: 日本物理学会2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 反射高速陽電子回折による最表面構造に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山市)(若手奨励賞受賞記念講演)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるAg(111)薄膜表面上におけるBi 原子の吸着位置の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,松田巌,望月出海,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 反射高速陽電子回折による歪導入Sn/Ge(111)表面の構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Atomic structure and charge transfer of alkali metals on Si(111)-√3×√3-B surface studied by reflection high-energy positron diffraction (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Mochizuki, and A. Kawasuso
  • 学会等名: 28th European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Wroclaw
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるPt/Ge(001)表面相転移の構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 第48回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] KEK-RHEPD 実験ステーションの現状 (2011)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,前川雅樹,和田健,兵頭俊夫,河裾厚男
  • 学会等名: 第48回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] Charge transfer and structure of alkali metals on Si(111)-√3×√3-B surface studied by reflection high-energy positron diffraction (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Mochizuki, and A. Kawasuso
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2011
  • 発表場所: Shizukuishi
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖構造と相転移の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるK/Si(111)-√3×√3-B 表面の構造と相転移の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖構造と相転移の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 河裾厚男
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学(吹田市)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるアルカリ金属吸着Si(111)-√3×√3-B表面の相転移の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会2010 年秋季大会
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月出海,深谷有喜,河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会2010 年秋季大会
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 反射高速陽電子回折によるPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 河裾厚男
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学(堺市)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] エネルギー分析型反射高速陽電子回折を用いたSi(111)表面上のIn 原子鎖における表面プラズモン励起の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜,河裾厚男,一宮彪彦
  • 学会等名: 第47回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-07-08