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表面X線回折直接法によるトポロジカル絶縁体超薄膜の電子密度分布精密解析

研究課題

研究課題/領域番号 25246026
研究種目

基盤研究(A)

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 (2015)
東京大学

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 秋本 晃一  日本女子大学, 理学部, 教授 (40262852)
白澤 徹郎  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)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2013年度: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円)
キーワード表面界面構造 / X線回折 / トポロジカル絶縁体 / 位相問題 / ホログラフィ / 反復位相回復 / 電子密度分布 / 原子分解 / 表面構造
研究成果の概要

超高真空中においてエピタキシャル成長したトポロジカル絶縁体超薄膜Bi2Se3にCuをドープした試料で表面X線回折実験を行い、モデルに依存しない直接的な解析法により原子層分解して超薄膜の構造を電子密度分布として精密に求めた。CuはBi2Se3の5層と5層間のファンデアワールス・ギャップに内挿されていること、及びそのギャップ間隔はCuのドープ量に応じて変わることを示した。さらに、この超薄膜試料は低温で超伝導を示さないというこれまでの知見を覆す結果を得た。一方、表面X線回折データの高度な解析法を用いることにより、長年未解決であったSi(111)-5×2-Au表面構造を最終決定することにも成功した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 7件、 招待講演 11件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Atomic structure of “multilayer silicene” grown on Ag(111): Dynamical low energy electron diffraction analysis2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kawahara, T. Shirasawa, C.-L. Lina, R. Nagao, N. Tsukahara, T. Takahashi, Ryuichi Arafune, M. Kawai, N. Takagi
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 57 ページ: 70-75

    • DOI

      10.1016/j.susc.2016.03.029

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面 X 線回折法の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      巻: 59 号: 2 ページ: 26-34

    • DOI

      10.3131/jvsj2.59.26

    • NAID

      130005138322

    • ISSN
      1882-2398, 1882-4749
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 異常分散X線回折を利用したGaN結晶の極性評価2015

    • 著者名/発表者名
      秋本晃一
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 57 号: 5 ページ: 263-268

    • DOI

      10.5940/jcrsj.57.263

    • NAID

      130005105680

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and transport properties of Cu doped Bi2Se3 films2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, M. Sugiki, T. Hirahara, M. Aitani, T. Shirai, S. Hasegawa, and T. Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 号: 19 ページ: 195311-195311

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.195311

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of the Structure Model of the Si(111)-(5×2)-Au Surface2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, W. Voegeli, T. Nojima, Y. Iwasawa, Y. Yamaguchi, T. Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 号: 16

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.165501

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X線CTR散乱法による薄膜界面構造の直接的構造決定2014

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎, 高橋敏男
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 56 ページ: 263-269

    • NAID

      130004688360

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ICSOS-11会議報告2014

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎
    • 雑誌名

      Journal of Japanese Society for Synchrotron Radiation Research,

      巻: 27 ページ: 267-268

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 表面X線回折によるSi(111)-√21×√21-(Ag+Au)構造2016

    • 著者名/発表者名
      高橋敏男、山口雄大、白澤徹郎、田尻寛男
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      柏の葉カンファレンスセンター(千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Polarity Determination of GaN Thin Films by Anomalous X-Ray Diffraction2015

    • 著者名/発表者名
      K. Akimoto
    • 学会等名
      Joint Symposium 2015, Ewha Womans University, Japan Women’s University and Ochanomizu University for the promotion and research for women in science
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interface structures of tuned topological insulator films2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa
    • 学会等名
      15th International Conference on Formation of Semiconductor Interfaces
    • 発表場所
      Hiroshima International Conferenc Center(広島)
    • 年月日
      2015-11-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Is the silicene a 2D Dirac material?2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa
    • 学会等名
      228th Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      Phoenix Convention Center(米国)
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Si1-xGex上の歪みSi表面のLEEDによる構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、武田さくら、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si(111)-√21×√21-(Ag+Au)構造の再考察 II2015

    • 著者名/発表者名
      高橋敏男、山口雄大、白澤徹郎、田尻寛男
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] X線の遠まわり反射による格子ひずみ評価2015

    • 著者名/発表者名
      西川史恵、平井知子、秋本晃一
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A Method of X-ray Reciprocal Space Mapping for Quick Characterization of Thinfilm Structure2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, and T. Matsushita
    • 学会等名
      SemiconNano 2015
    • 発表場所
      Lakeshore Hotel, Hsinchu(台湾)
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Investigation of superconductivity of CuxBi2Se3 using thinfilm samples2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, M. Sugiki, T. Hirahara, M. Aitani, T. Shirai, S. Hasegawa, and T. Takahashi
    • 学会等名
      Synchrotron Radiation Instrumentation 2015
    • 発表場所
      ニューヨーク(米国)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Method of X-ray Reciprocal Space Mapping for Quick Characterization of Thinfilm Structure2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, W. Voegeli, E. Arakawa, T. Takahashi, and T. Matsushita
    • 学会等名
      Synchrotron Radiation Instrumentation 2015
    • 発表場所
      ニューヨーク(米国)
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面X線回折法による表面界面構造の研究2015

    • 著者名/発表者名
      高橋敏男
    • 学会等名
      日本学術振興会第161委員会第91回研究会
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2015-05-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Surface X-ray diffraction as holography to solve the atomic structure of surfaces and interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa and T. Takahashi
    • 学会等名
      588. WE-Heraeus-Seminar on 'Element Specific Structure Determination in Materials on Nanometer and Sub-Nanometer'
    • 発表場所
      ボン(ドイツ)
    • 年月日
      2015-04-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 界面の直接的構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎
    • 学会等名
      物質構造科学研究所 談話会
    • 発表場所
      高エネ研つくばキャンパス(つくば市)
    • 年月日
      2015-04-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 実験室X線源を用いた、時分割反射率計、回折計の開発2015

    • 著者名/発表者名
      亀沢知夏、Voegeli Wolfgang、荒川悦雄、白澤徹郎、高橋敏男、松下正、矢野陽子
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] X線トポグラフ法によるGaN結晶の欠陥評価2015

    • 著者名/発表者名
      井上絵美子、 野口彩純、大山美咲、渡辺玲那、秋本晃一
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 表面X線回折法によるSi(111)-5x2-Au表面構造モデルの決定2015

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、Voegeli Wolfgang、山口雄大、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative Strain Analysis of Surfaces and Interfaces Using Extremely Asymmetric X-Ray Diffraction2014

    • 著者名/発表者名
      K. Akimoto
    • 学会等名
      Joint Symposium 2014, Ewha Womans University, Japan Women’s University and Ochanomizu University for the promotion and research for women in science
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural analysis of Si(111)-5x2-Au surface by surface X-ray diffraction2014

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamaguchi, Tetsuroh Shirasawa, Wolfgang Voegeli. Toshio Takahashi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      島根県立産業交流会館(島根県松江市)
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Transport Properties of Cu-doped Bi2Se3 Films2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuroh Shirasawa, Masato Sugiki, Toru Hirahara, Masaki Aitani, Terufusa Shirai, Shuji Hasegawa, and Toshio Takahashi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      島根県立産業交流会館(島根県松江市)
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] X線回折における位相問題解決―現状と展望2014

    • 著者名/発表者名
      高橋敏男
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線CTR散乱における直接的界面構造解析法とトポロジカル絶縁体界面への応用2014

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CuドープBi2Se3薄膜の構造と電子輸送特性2014

    • 著者名/発表者名
      白澤徹郎、杉木祐人、平原徹、長谷川修司、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Si(111)-√21×√21-(Ag+Au)構造の再考察2014

    • 著者名/発表者名
      山口雄大、白澤徹郎、田尻寛男、高橋敏男
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved X-ray crystal truncation rod measurement in a multi-wavelength dispersive mode2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuroh Shirasawa, Etsuo Arakawa, Wolfgang Voegeli, Toshio Takahashi, Tadashi Matsushita
    • 学会等名
      11th International Conference on the Structure of Surfaces
    • 発表場所
      ワーウィック(英国)
    • 年月日
      2014-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体の表面界面構造

    • 著者名/発表者名
      白澤 徹郎
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2013のサテライト研究会:表面界面・薄膜ナノ構造研究会
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 次世代光源による表面構造研究への期待

    • 著者名/発表者名
      高橋 敏男
    • 学会等名
      SPring-8シンポジウム2013のサテライト研究会:表面界面・薄膜ナノ構造研究会
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] X線回折によるトポロジカル絶縁体Bi2Se3超薄膜構造の膜厚依存性の研究

    • 著者名/発表者名
      杉木 祐人
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CTR散乱による界面評価と欠陥

    • 著者名/発表者名
      高橋 敏男
    • 学会等名
      2013年度東北大学金属材料研究所ワークショップ:格子欠陥が挑戦する新エネルギー・環境材料開発
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Atomic level structural characterization of topological insulator films with surface x-ray diffraction

    • 著者名/発表者名
      白澤 徹郎
    • 学会等名
      9th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '13
    • 発表場所
      ハワイ島(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Atomic-layer resolved structure of ultra-thin films studied by X-ray CTR scattering

    • 著者名/発表者名
      高橋 敏男
    • 学会等名
      3th International Conference on Physics at Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      プリ(インド)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantitative Strain Analysis of Surfaces and Interfaces Using Extremely Asymmetric X-Ray Diffraction

    • 著者名/発表者名
      K. Akimoto
    • 学会等名
      3th International Conference on Physics at Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      プリ(インド)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 埋もれた界面の原子配列決定による超薄膜構造物性の研究

    • 著者名/発表者名
      白澤 徹郎
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shirasawa, T. Takahashi
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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