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本年度を以下の大きく分けて以下の3項目の成果を上げることができた。
①シリセン、ゲルマネンの電子構造と原子構造を第一原理計算で行った。まず、絶縁体であるAl2O3上のシリセンとゲルマネンの電子構造を計算した。その結果、バンド構造はK点でディラックコーンを持つフリースタンディングのシリセン、ゲルマネンのバンド構造を保存することがわかった。しかし、細かく見ると表面への吸着構造に依存してシリセン、ゲルマネンのバンド構造が微妙に変わることを明らかにした。
②シリセンとゲルマネンをシリカン、ゲルマナンから創製する手法について第一原理計算で行った。その結果、温度を上昇させるにしたがってシリカン、ゲルマナンから水素が脱離してシリセン、ゲルマネンになることを明らかにした。また、シリカンに比べてゲルマナンは水素が脱離しやすいことがわかった。さらに、格子振動の効果を考慮するとシリカン、ゲルマナンからの水素脱離は促進され、シリセン、ゲルマネンが形成されることがわかった。この結果は、シリカン、ゲルマナンを絶縁体上に形成することができれば、温度と水素分圧を制御することでシリセン、ゲルマネンを絶縁体上に形成できることを示している。
③CaGe2を原料としてゲルマネンを形成することを実験的に研究した。CaGe2からCaを除去するために、HCl溶液中にCaGe2を浸漬してゲルマナンの創製を目指した。その結果、浸漬を3日以上行うと明瞭なGeHに起因する赤外振動が見られた。この結果はHCl浸漬によってゲルマナンが形成されていると考えられる。②の理論計算によってゲルマナンは温度と水素分圧を制御することによってゲルマネンになることが予言されていることを考慮すると今回提案したCaGe2を用いてゲルマネンを製造する手法は非常に期待が持てる。
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