エピタキシャルシリセンの界面制御

• 研究課題/領域番号: 26246002
• 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: ナノ構造物理
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 高村 由起子 (山田由起子 / 高村 由起子(山田由起子)) 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (90344720)
• 連携研究者: フロランス アントワーヌ 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30628821) ; 尾崎 泰助 東京大学, 物性研究所, 教授 (70356723)
• 研究協力者: リー チチェン ; ジャンベール フローリアン
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円); 2017年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2016年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2015年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2014年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: ナノ材料 / 二次元材料 / シリセン / 薄膜 / 走査プローブ顕微鏡 / 放射光実験 / 角度分解光電子分光 / 表面・界面物性

研究成果の概要

基板との相互作用の小さいシリセンを形成すること，また，シリセンの性質を保持した上でその酸化を防止する保護膜を形成することを目的として，二ホウ化ジルコニウム薄膜上シリセンにケイ素，ゲルマニウム，酸化物，窒化物などを蒸着し，シリセンと基板の間の相互作用，シリセンと蒸着物の間の相互作用の性質を明らかにするために，放射光施設における光電子分光を行い，多くの知見を得た．二ホウ化ジルコニウム薄膜上単原子層六方晶窒化ホウ素にケイ素を蒸着し，シリセンの形成を試みた結果，シリセンが窒化ホウ素の下に形成され，窒化ホウ素がシリセンの性質を変えずに酸化防止膜として機能することが実験的に明らかとなった．

研究成果

• [国際共同研究] University of Twente(オランダ)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Forschungszentrum Juelich(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Twente(オランダ)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Forschungszentrum Juelich(ドイツ)
• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory/IBM T J Watson Research Center(米国)
• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Twente(オランダ)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory/IBM T J Watson Research Center(米国)
• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [雑誌論文] Atomistic Study of GaSe/Ge(111) Interface Formed through van der Waals Epitaxy (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yonezawa, T. Murakami, K. Higashimine, A. Fleurence, Y. Oshima, and Y. Yamada-Takamura
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selenidation of epitaxial silicene on ZrB2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Wiggers F.B.、Yamada-Takamura Y.、Kovalgin A.Y.、de Jong M.P.
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 428 ページ: 793-797
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.09.167
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Guided Molecular Assembly on a Locally Reactive 2D Material (2017)
  • 著者名/発表者名: Warner Ben、Gill Tobias G.、Caciuc Vasile、Atodiresei Nicolae、Fleurence Antoine、Yoshida Yasuo、Hasegawa Yukio、Bl?gel Stefan、Yamada-Takamura Yukiko、Hirjibehedin Cyrus F.
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 29 号: 43 ページ: 1703929-1703929
  • DOI: 10.1002/adma.201703929
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Encapsulation of epitaxial silicene on ZrB2 with NaCl (2017)
  • 著者名/発表者名: Wiggers F. B.、Yamada-Takamura Y.、Kovalgin A. Y.、de Jong M. P.
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 147 号: 6 ページ: 064701-064701
  • DOI: 10.1063/1.4985895
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ２次元材料の電子状態解析ーシリセン研究における実験と計算の協奏 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子、尾崎泰助
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 86 ページ: 488-492
  • NAID: 130007715596
• [雑誌論文] Metallic atomically-thin layered silicon epitaxially grown on silicene/ZrB2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobias G Gill, Antoine Fleurence, Ben Warner, Henning Prueser1, Rainer Friedlein, Jerzy T Sadowski, Cyrus F Hirjibehedin, and Yukiko Yamada-Takamura
  • 雑誌名: 2D Materials 巻: 4 号: 2 ページ: 021015-021015
  • DOI: 10.1088/2053-1583/aa5a80
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-particle excitation of core states in epitaxial silicene (2017)
  • 著者名/発表者名: Chi-Cheng Lee, Jun Yoshinobu, Kozo Mukai, Shinya Yoshimoto, Hiroaki Ueda, Rainer Friedlein, Antoine Fleurence, Yukiko Yamada-Takamura, and Taisuke Ozaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.115437
  • NAID: 120006332017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A nitride-based epitaxial surface layer formed by ammonia treatment of silicene-terminated ZrB2 (2016)
  • 著者名/発表者名: F. B. Wiggers, H. Van Bui, R. Friedlein, Y. Yamada-Takamura, J. Schmitz, A. Y. Kovalgin, and M. P. de Jong
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 144 号: 13
  • DOI: 10.1063/1.4944579
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-domain epitaxial silicene on diboride thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Antoine Fleurence, Tobias G. Gill, Rainer Friedlein, Jurek T. Sadowski, Kohei Aoyagi, Matt Copel, Ruud. M. Tromp, Cyrus F. Hirjibehedin and Y. Yamada-Takamura1
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: １０８ 号: 15 ページ: 15190211519025-15190211519025
  • DOI: 10.1063/1.4945370
  • NAID: 120005893621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic properties of epitaxial silicene on diboride thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Friedlein and Y. Yamada-Takamura
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 27 号: 20 ページ: 203201-203201
  • DOI: 10.1088/0953-8984/27/20/203201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On the feasibility of silicene encapsulation by AlN deposited using an atomic layer deposition process (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Van Bui, F. B. Wiggers, R. Friedlein, Y. Yamada-Takamura, A. Y. Kovalgin, and M. P. de Jong
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 142 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4907375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Band structure of silicene on zirconium diboride (0001) thin-film surface: Convergence of experiment and calculations in the one-Si-atom Brillouin zone (2014)
  • 著者名/発表者名: C.-C. Lee, A. Fleurence, Y. Yamada-Takamura, T. Ozaki, and R. Friedlein
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 7 ページ: 075422-075422
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.075422
  • NAID: 120005526731
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progress in the materials science of silicene (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Yamada-Takamura and Rainer Friedlein
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 15 号: 6 ページ: 064404-064404
  • DOI: 10.1088/1468-6996/15/6/064404
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interaction of epitaxial silicene with overlayers formed by exposure to Al atoms and O2 molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Friedlein, H. Van Bui, F. B. Wiggers, Y. Yamada-Takamura, A. Y. Kovalgin, and M. P. de Jong
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 140 号: 20
  • DOI: 10.1063/1.4878375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Silicene and Beyond: Group IV 2D Materials in their Epitaxial Form (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: The 2nd Nippon-Taiwan Workshop on Innovation of Emergent Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ポストグラフェン材料とそのヘテロ構造の形成及び電子状態解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 第91回表面科学研究会 平成29年度中部表面科学シンポジウム「機能性薄膜の最近の動向」
  • 招待講演
• [学会発表] シリセン/ZrB2/Si(111)表面へのNO吸着と反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 向井孝三, 上田博昭, 芳倉佑樹, 宮原亮介, Antoine Fleurence, 高村(山田)由起子, Chi-Cheng Lee, 尾崎泰助, 吉本真也, 吉信淳
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府、吹田市）
  • 年月日: 2017-03-20
• [学会発表] 単元素二次元材料の形成と評価：シリセンを越えて (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府、吹田市）
  • 年月日: 2017-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] MBE法によるGe(111)基板上へのGaSe成長 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米澤 隆宏、村上 達也、東嶺 孝一、アントワーヌ フロランス、大島 義文、高村(山田) 由起子
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Spatially anisotropic Kondo effect formed from individual Co atoms on silicene/ZrB2 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. G. Gill, B. Warner, H. Prueser, N. Atodiresei, V. Caciuc, A. Fleurence, S. Bluegel, Y. Yamada-Takamura and C. F. Hirjibehedin
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Electronic and structural properties of epitaxial silicene on h-BN-terminated ZrB2 (2017)
  • 著者名/発表者名: F. W. Wiggers, A. Fleurence, K. Aoyagi, T. Yonezawa, H. Feng, J. Zhuang, Y. Du, A. Kovalgin, and M. de Jong
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] From striped domain to single domain: Evolution of partial dislocations in epitaxial silicene (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Fleurence and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Templating sharp molecular-like states using domain boundaries of the 2D material silicene on ZrB (2017)
  • 著者名/発表者名: C. F. Hirjibehedin, B. Warner, T. G. Gill, V. Caciuc, N. Atodiresei, A. Fleurence, Y. Yoshida, Y. Hasegawa, S. Bluegel, and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] シリセンの実験的合成と構造・電子状態評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: ポスト「京」重点課題 (7)「次世代の産業を支える新機能デバイス・高性能材料の創成」サブ課題G 第5回「共通基盤シミュレーション手法」連続研究会「低次元量子相のスペクトロスコピー ～計算と実験の協奏～」
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都、葛飾区）
  • 年月日: 2017-02-23
  • 招待講演
• [学会発表] IV族二次元材料とそのヘテロ構造の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: （公財）科学技術交流財団第三回「次世代デバイス実現に向けた先端二次元物質の物理と化学」研究会
  • 発表場所: 科学技術交流財団 研究交流センター（愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2017-01-25
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光を用いたシリセンの構造・電子状態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 第5回次世代先端デバイス研究会／第19回SPring-8先端利用技術ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Silicene and beyond: Group IV 2D materials in their epitaxial form (2017)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Yamada-Takamura
  • 学会等名: CEMS Topical Meeting on “Emergent 2D Materials 2017”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ge(111) 基板にファンデルワールスエピタキシー成長した GaSe 薄膜の界面構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 東嶺 孝一、米澤 隆宏、村上 達也、アントワーヌ フロランス、高村 ( 山田 ) 由起子、大島 義文
  • 学会等名: 第73回日本顕微鏡学会学術講演会
• [学会発表] Atomistic study of GaSe/Ge(111) interface formed through van der Waals epitaxy (poster presentation) (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yonezawa, T. Murakami, K. Higashimine, A. Fleurence, Y. Oshima, and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: Atomic Level Characterization (ALC) '17
  • 国際学会
• [学会発表] 二次元材料を放射光で観る－シリセン研究に欠かせない光電子分光の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: UVSORシンポジウム2017
  • 招待講演
• [学会発表] Challenges in silicene formation on GaSe (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yonezawa, T. Murakami, K. Higashimine, A. Fleurence, Y. Oshima and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: CEMS Topical Meeting on “Emergent 2D Materials 2017”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Formation and Characterization of Elemental 2D Materials Beyond Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル京都（京都府、京都市）
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Silicene, germanene, and something in between (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: 13th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces, and Nanostructures (ACSIN-13)
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 2016-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Group-IV two-dimensional materials beyond graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2016-08-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] エピタキシャルシリセンへのGe蒸着によるシリセン・ゲルマネンヘテロ構造の形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 粟谷悠人, A. Fleurence, 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] Formation of silicene-germanene heterostructures by Ge deposition on epitaxial silicene (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Awatani, A. Fleurence, and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore, U.S.A.
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] シリセンの素子材料としての可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学合同講演会 （第35回表面科学学術講演会 第56回真空に関する連合講演会）
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] シリセン/ZrB2/Si(111)のフォノン分散とシリセンの構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 向井孝三, C.-C. Lee, A. Fleurence, 高村（山田）由起子, 尾崎泰助, R. Friedlein, 吉本真也, 吉信淳
  • 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（大阪府、吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] エピタキシャル二次元材料の形成における反応と輸送 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高村（山田）由起子
  • 学会等名: 平成27年度前期物性研究所短期研究会機能物性融合科学シリーズ(3)「反応と輸送」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県、柏市）
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and electronic properties of 2D Si layers formed by deposition of Si on silicene/ZrB2 (2015)
  • 著者名/発表者名: C. F. Hirjibehedin, T. G. Gill, B. Warner, H. Prueser, K. Aoyagi, R. Friedlein, A. Fleurence, J. Sadowski, and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, U.S.A.
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] Mono- and multi-layer silicene surfaces grown on ZrB2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. G. Gill, A. Fleurence, J. T. Sadowski, C. F. Hirjibehedin, and Y. Yamada-Takamura
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on the Functionality of Organized Nanostructures 2014 (FON ’14)
  • 発表場所: 日本科学未来館（東京都、江東区）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] Surface chemistry of epitaxial silicene on ZrB2 (2014)
  • 著者名/発表者名: F.B. Wiggers, H. Van Bui, R. Friedlein, Y. Yamada-Takamura, A.Y. Kovalgin, and M.P. de Jong
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on the Functionality of Organized Nanostructures 2014 (FON ’14)
  • 発表場所: 日本科学未来館（東京都、江東区）
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] Si(111)上ZrB2薄膜の窒化による単原子層hBNの形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 航平, ライナー フリードライン, アントワーヌ フロランス, フローリアン ジャンベール, 尾崎 泰助, 高村(山田) 由起子
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [備考] シリセン上へ分子を線状に集積 －分子の性質を損なわずに固定することに成功－
  • URL: https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2017/10/12-1.html
• [備考] シリセン上へのケイ素の蒸着により金属的な二次元状ケイ素を形成
  • URL: https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2017/02/21-1.html