| 研究課題/領域番号 |
17K05059
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
野澤 和生 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (00448763)
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| 研究分担者 |
藤井 伸平 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (90189994)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 結晶成長 / 薄膜 / 表面 / 準結晶 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、第一原理計算を用いてAg-In-Yb準結晶５回表面上において形成されるPb, Bi等の単元素準周期超薄膜の原子構造と電子構造の解明を目指す研究である。昨年度はまず、Bi吸着構造の再検討と、BiとPbの吸着構造の比較を行った。以前に行ったBiの予備的な計算においては、表面に近い位置でのポテンシャルエネルギー面（PES）の構造から、吸着の初期段階においてBiとPbは同じ吸着構造を形成すると結論したが、この結果はSTM実験による観測結果と一致しなかった。今回新たに表面から離れた位置におけるPESを計算し詳細に解析した結果、表面から離れた位置では基板表面のYb-Inブリッジ位置が安定であり、このYb-Inサイトが引力から斥力に転じる際に、このブリッジサイトの両脇に位置する２つのhollowサイトが安定化すること、またこの際の２つのhollowサイトの吸着エネルギーの僅かな差により、最終的なPbとBiの吸着構造に差異が生じ、Biの吸着構造は実験で観測された通りになることがわかった。また、第1層形成後の吸着構造の違いも再現できる可能性が見出されており、現在、詳細を確認している段階である。また、現時点で単元素準周期薄膜の形成が確認されているのはBiとPbのみであるため、知見を蓄積する目的でAgの初期吸着構造を調べた。Agの吸着エネルギーは、最安定な吸着サイトにおいてPb, Biの吸着エネルギーの60-70%程度と比較的小さいものの、清浄表面においては3eVの吸着エネルギーがあることやPESの構造などから、吸着の初期段階では準周期薄膜が層状成長をすることが期待される。また、吸着エネルギーの大きさに差はあるものの、PESの構造はBiと類似しており、初期段階の構造はBiと同じであることが予想される。
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| 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
計画していたPb吸着層の電子状態を調べることはできなかったが、BiのPESを詳細に調べたことによりPbとBiの第1層の吸着構造に違いが生じるメカニズムを明らかにできた。これは、計画の後半で予定している第1層形成後の吸着過程の解析を行ううえでも重要な知見である。また、Agの吸着構造を調べ、Pb, Biに比べて吸着エネルギーは小さいものの、被覆率が小さい段階では準周期構造が形成される可能性を見い出すことができた。これらのことから、計画全体としてはおおむね順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はまず、これまでと同様に第一原理計算でPESを計算し、実験結果を比較することでPbとBiの第１層形成後の吸着構造の解明を目指す。また、共同研究を行っているリバプール大学にて別の元素の吸着構造の実験的研究が進められていることから、これらの吸着構造の解析にも取り組む。これは当初計画になかったことではあるが、上でも述べたように、この系で単元素準周期薄膜の形成が確認されているのはPbとBiのみであり、吸着構造とそのメカニズムについて知見を蓄積することは非常に有意義であると考える。この吸着構造の解析を優先するため、電子状態の解析は研究期間終盤に実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度後半に予定していた共同研究機関（英リバプール大学）への研究打ち合わせのための出張が延期になったため未使用額が生じたが、延期された期間は数ヶ月であり研究計画に大きな影響はなく、今年度分は当初の予定通り執行予定である。
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