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2017 年度 実績報告書

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)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード表面界面物性 / 超薄膜 / 強相関系 / 表面X線回折 / 位相問題 / トポロジカル絶縁体 / 超伝導 / Bi2Se3
研究実績の概要

本年度は以下の研究を実施した。
1) 超高真空槽装置の整備:超高真空中におけるその場観察のX線回折実験をスムーズに実施できるように、試料作製用超高真空槽および低温用小型超高真空試料セルを引き続き整備した。
2) Bi2Se3超薄膜の測定・解析:Bi2Se3超薄膜の膜厚1, 2, 3QL(Quintuple Layer)の回折データの解析を行い、1QLの構造は、バルク構造に比べて歪んだ構造であり、2、3QLではこの構造がバルク構造に漸近することを示唆する結果が得られた。また、波長分散型表面X線回折法によってBi2Se3超薄膜の成長中におけるX線回折データの取得に成功し、上記の静的測定で得られた結果との整合性確認と、2次元-3次元相転移近傍の膜厚である4-7QLの回折データの解析に着手した。
3)ペンタセン薄膜の構造決定:Bi基板上のペンタセン有機分子薄膜が、バルク相と呼ばれる既知の結晶相と同じ格子定数でありながら、従来と異なる新しい分子配向をもつことを、表面X線回折法によって見出した。第一原理計算で得たバンド構造は、既知の結晶多形とは異なり、先行報告されていた実験データを初めて再現した。この結果を誌上発表した。
4) 単層FeSe超薄膜:単層および4層のFeSe超薄膜のX線回折データの取得に成功し、薄膜内部構造および基板との界面接合の構造解析に着手した。
5)Si(111)-√21x √21-(Ag+Au)構造の解析:Si(111)-√21x √21-(Ag+Au)は、Si(111)表面に単層のAgおよび単層以下のAuを蒸着成長させたときに形成される構造で、これまでAuの配列が不明であったが、3量体構造をとることを初めて明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ペンタセン薄膜など2編の論文発表ができた。Bi2Se3については測定および予備解析が順調に進展している。FeSeについても予備的な結果が得られている。

今後の研究の推進方策

Bi2Se3およびFeSeそれぞれについて、論文発表ができるように測定およびデータ解析を行う。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] A New Pentacene Polymorph Induced by Interaction with a Bi(0001) Substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Shirasawa Tetsuroh、Yanagisawa Susumu、Hatada Shin-nosuke、Voegeli Wolfgang、Morikawa Yoshitada、Takahashi Toshio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 6240~6245

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00892

    • 査読あり
  • [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

    • 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
      Yusuke Wakabayashi, Tetsuroh Shirasawa, Wolfgang Voegeli, and Toshio Takahashi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 87 ページ: 61010(1-12)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.061010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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

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公開日: 2018-12-17  

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