研究課題
本研究では新規ディラック原子層材料の開発とそのダイナミクスの解明を目的としている。令和２年度もディラック電子系を有した様々な原子層を成長及び合成し、その電子状態とキャリアダイナミクスを調べてきた。その中で、ホウ素の５員環と７員環から構成された水素化ホウ素(HB)シートについて、局所的な三中心二電子化学結合の概念とノンシンモルフィック対称群に属する2次元系を組み合わせたところ、トポロジカル量で定義できる電子状態を実現できることを明らかにした。そして、本条件を満たすHBシートを実際に合成し、X線分光法と第一原理計算により本物質がディラックノーダル半金属を成していることを発見した。このトポロジカルに関する理論研究は論文発表し、実験結果については現在論文査読中である。本研究ではこれまで準結晶2層グラフェンにおけるディラックフェルミオンのダイナミクスを追跡してきた。その結果、グラフェンの層間で光誘起電位が過渡的に発生することを発見した。そこで、令和２年度ではその起源を時間分解光電子分光法でさらに追求した。準結晶2層グラフェンへの外因的キャリアドープや基板を変化させ、電子状態を直接調べたところ、グラフェンと基板との界面電子状態が大きく関与していることが分かった、そして緩和時間や輸送定数などの動的パラメータを系統的に決定することができた。これらの定量データは今後のグラフェンベースの通信素子開発などで役立つと期待される。2次元ホウ素について、分野の研究成果と今後の展望をまとめた洋書「2D Boron: Boraphene, Borophene, Boronene」を執筆し、Spring社から出版した。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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