研究課題
本研究では、分子線エピタキシー法で作製した単原子層薄膜の電子状態を角度分解光電子分光によって可視化(イメージング化)し、ある端構造を持つ原子層構造を定義することで得られる電子状態の理論計算スクリーニングを行うことによって、原子層材料の終端構造を特定し、エッジ構造に起因した特異エッジ電子物性を創出が目的である。３年度目となる本年度は、水素終端したSiC上へのSb蒸着によるアンチモネンの2DTI原子層およびa-Sb のラシュバ絶縁体の作製とそれらの電子状態解析に取り組んだ。その結果、a-Bi と同様な構造を持つa-Sbの作製条件を見出すことに成功した。a-Sbがスピン軌道相互作用と空間反転対称性の破れによって生じるラシュバ絶縁体であることを証明するために、初年度に立ち上げた第一原理計算プログラムワーキングステーションとARPES実験によるその場電子状態解析を行ったところ、a-Biと同様なラシュバ絶縁体的電子状態をa-Sbが形成していることを見出した。さらに、a-Biにおいてスピン分解ARPESを行うことで、面内方向にスピン偏極したラシュバ絶縁体であることを実証した。また、2DTI候補物質のWTe2における第一原理計算プログラムワーキングステーションとARPES実験による電子状態解析も進めた。その結果、内部座標系の変化に伴う電子状態の変化を理論・実験によって見出した。この結果は温度減少に伴う負の膨張係数の存在を示唆する結果である。本研究によって立ち上げたワーキングステーションによって、ある結晶構造を仮定して電子状態をその場で計算し比較する研究の流れを円滑に進めることができた。今後もワーキングステーションを活用して結晶構造と電子状態の関係性から電子物性解明を進めたいと考えている。同様に2DTIのエッジ状態の解明にも活用していきたいと考えている。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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