研究課題
本研究では、近藤共鳴状態を持つCe原子を2次元格子状に配列している系をPt(111)面上のエピタキシャルCePt2原子層で実現し、その電子状態を調べている。これまでに行った走査トンネル顕微鏡（STM)を使った準粒子干渉による研究で近藤共鳴状態を示唆する電子状態がみいだされているが、その詳細は不明である。そこで、第一原理計算による電子状態計算結果と実験結果を比較するとともに、さらに実験研究を進めている。これまでの研究により表面第一層はPt原子で覆われており、その原子配列はバルク結晶であるCePt5結晶の終端構造ではなく、Pt(111)表面が2x2に再構成した構造であることが示されている。STMによって観測された表面トポグラフ像は探針と試料表面との距離に依存しており、探針が試料表面に近い場合にはこれまで理論的に予想されたものとは異なっている。前年度に実施したSTM像の計算では、探針表面間距離が近い場合に計算結果が実験像と一致していなかった。そこで、電子相互作用パラメータを入れた計算を行なった。実験研究としては名古屋大学の研究協力者が管理する低温STMを共同利用し、Pt(111)単結晶を用いたSTM測定を始めた。また、本研究ではバルク結晶での実験結果との比較も重要であり、これまでマクロサイズの単結晶が得られないことが問題であった。そこで、微結晶試料のSTM測定などの顕微観察・測定を可能とすることを目標に、マクロ多結晶から収束イオンビーム(FIB)を用いて微結晶を切り出し、それを基板に固定して真空中でスパッターアニールを可能とする汎用手法を研究協力者とともに開発した。成果の公表としては、これまでのCePt2原子層の研究結果を日本語の解説として、FIBを用いた表面試料作製方法について原著論文を出版した。また、本研究の研究成果は２つの国際会議と4つの国内会議で発表した。
2: おおむね順調に進展している
電子状態解明のための第一原理計算をさらに進めた。実験で得られたSTM像とシミュレーションの結果を比較して検討した。探針が遠い場合には、実験結果をよく再現するが、探針が近い場合には実験結果と一致しなかった。その理由を調べるためにはさらに高度な計算手法を取り入れ計算手法も改良し計算を始めている。また、装置の故障はあったが、共同利用による低温STMを用いた実験研究も研究協力者とともに開始している。
第一原理計算によるSTM像シミュレーションと原子構造探索をさらに進め、STM観察結果との比較を行う。特に、電子相関を取り入れた計算を研究協力者とともに進める。実験研究として共同利用施設にてSTM実験を行い清浄なPt原子層で表面を覆われたCePt2単原子層の作製条件を確立する。そして、その上にガスを吸着させ、吸着による電子状態変化の研究を進める。Pt(111)面でのこれらの吸着はよく知られているので、本系の表面Pt単原子層への吸着状態は、LEED、STM、軟X線電子分光および第一原子計算を用いて調べPt単結晶表面での結果と比較検討する。
令和５年度より共同利用施設を利用したSTM実験を行い始めたが、故障のため使用できず実験研究が実施できない期間があった。令和６年度は、必要な超高真空部品と消耗品を購入し、共同利用機関での試料作製と測定を行う計画である。また、令和５年度は参加予定のヨーロッパでの国際会議に国際情勢のために出席できなかったので、今年度は成果発表を含めて参加する計画である。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)
Japanese Journal of Applied Physics
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