第一原理計算による貴金属長周期再構成表面の電子構造研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05333
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 石田 浩 日本大学, 文理学部, 教授 (60184537)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 表面再構成 / 第一原理計算 / 半無限結晶表面 / エムベッディッドGreen関数法

研究成果の概要

金の(111)結晶表面を始めとした貴金属長周期再構成表面の電子構造を、密度汎関数理論の範囲の第一原理計算により明らかにした。この際、エムベッディッドGreen関数法を用いて半無限結晶表面の電子構造を計算することにより、通常の周期薄膜モデルでは得られない(i)長周期ポテンシャルによって表面状態バンドに生じるミニバンドギャップ、(ii)表面ブリルアン域の畳み込みにより共鳴状態に変化する表面状態のエネルギー幅など、表面電子構造に関する重要な知見を得ることができた。

自由記述の分野

固体物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

通常、固体表面の電子構造は、周期薄膜モデルを用いて行われる。この場合、表面垂直方向の電子のエネルギー準位が離散化されてしまうため、ミリeVのオーダーの正確な電子状態を記述することができない。従って貴金属の長周期再構成表面を特徴づける表面共鳴状態のエネルギー幅やミニブリュアン域のゾーン境界に現れるバンドギャップは周期薄膜モデルでは計算できない。本研究では真に半無限結晶表面の電子構造を計算することにより、これら長周期再構成表面の電子構造を正確に計算した。本研究で得られた貴金属再構成表面の電子構造の計算結果は、今後、光電子分光などの実験において重要な手引きになると考える。