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2011 年度 実績報告書

ゲルマニウム基板上に構築した金属ナノワイヤ構造とその電子物性

研究課題

研究課題/領域番号 22710095
研究機関東京大学

研究代表者

中辻 寛  東京大学, 物性研究所, 助教 (80311629)

キーワード表面・界面物性 / ナノ構造物性 / 低次元系 / 表面電子状態 / 角度分解光電子分光 / 走査トンネル顕微鏡 / ゲルマニウム / 金
研究概要

本研究ではGe(001)表面にAuを1原子層程度蒸着して形成されるナノワイヤ構造の電子物性を明らかにすることを目的とした。昨年度までにこの系が異方的2次元金属バンドをもつことが分かっていたが、ナノワイヤに平行又は垂直のどちらに電気伝導しやすいかは不明のままであった。そこで23年度は、微傾斜(001)基板を用いてナノワイヤ構造のシングルドメイン試料を作成し、走査トンネル顕微鏡(STM)観察および角度分解光電子分光(ARPES)測定することで、電子状態の異方性とナノワイヤ構造の相関を明らかにした。まずSTM観察で、シングルドメイン試料の形成条件を明らかにした。次にARPES測定で、異方的2次元金属バンドの有効質量が小さい(電気伝導しやすい)方向が、ナノワイヤに平行ではなく垂直方向であることを明らかにした。ワイヤ方向に伝導しやすいという予想と異なっており、電子状態を正確に評価することの重要性を示す結論となった。一方Au/Ge(111)√3×√3表面についてのSTM観察を行うと、1原子層以下ではAu吸着領域に一定割合の三角形構造(欠陥)が観察されたが、Auの平均膜厚が1原子層を越えるとその数が急激に増加した。これはARPES測定した金属バンドの結合エネルギーが、Au1原子層以上で急激に高エネルギー側にシフトすることに対応しており、この欠陥構造が金属バンドに対する電子ドナーであり、バンド内の電子数を制御できることが明らかになった。また、Ge(111)面についても微傾斜基板を用いて新しい1次元構造の形成を試み、ステップに平行方向に延びる1次元鎖構造が形成されることを明らかにした。ARPES測定からは金属的なバンドは見つからなかったものの、この構造由来のバンドが1次元鎖平行方向に有効質量の小さい異方的2次元バンドであることを明らかにした。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Correspondence : Debate over dispersion direction in a Tomonaga-Luttinger-liquid system2012

    • 著者名/発表者名
      K.Nakatsuji, F.komori
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 8 ページ: 174

    • DOI

      doi:10.1038/nphys2240

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic splitting and spin polarization of metallic bands due to spin-orbit interaction at the Ge(111)(√3×√3)R30°-Au surface2011

    • 著者名/発表者名
      K.Nakatsuji, R.Niikura, Y.Shibata, M.Yamada, T.Iimori, F.Komori, Y.Oda, A.Ishii
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84 ページ: 035436

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.035436

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shape of metallic band at single-domain Au-adsorbed Ge(001) surface studied by angle-resolved photoemission spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      K.Nakatsuji, Y.Motomura, R.Niikura, F.Komori
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84 ページ: 115411

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.84.115411

    • 査読あり
  • [学会発表] Ge(111)微傾斜面のAu蒸着量に依る1次元原子構造の変化2012

    • 著者名/発表者名
      元村勇也,中辻寛,小森文夫
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-24
  • [学会発表] Two dimensional metallic states and their modification on Ge(111)√3×√3-Au surface2011

    • 著者名/発表者名
      K.Nakatsuji, Y.Motomura, R.Niikura, Y.Shibata, M.Yamada, T.Iimori, F.Komori, Y.Oda, A.Ishii
    • 学会等名
      6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-12-12
  • [学会発表] Ge(001)-Au表面における1次元鎖構造の電子バンド形状2011

    • 著者名/発表者名
      中辻寛,元村勇也,新倉涼太,飯盛拓嗣,吉村継生,岩崎悠真,小森文夫
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Au/Ge(111)表面のSTMによる原子構造研究2011

    • 著者名/発表者名
      元村勇也,中辻寛,新倉涼太,小森文夫
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Metallic surface state at a single-domain Au-adsorbed Ge(001) surface studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      K.Nakatsuji, Y.Motomura, R.Niikura, T.Iimori, T.Yoshimura, Y.Iwasaki, F.Komori
    • 学会等名
      28th European Conference on Surface Science (ECOSS 28)
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      2011-08-31

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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