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2014 年度 実績報告書

周期表第14族元素(Si、Ge)の低次元ハニカムシートの創成と物性開拓

研究課題

研究課題/領域番号 24241040
研究機関東京大学

研究代表者

高木 紀明  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)

研究分担者 荒船 竜一  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50360483)
塚原 規志  東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (80535378)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードシリセン / ハニカム構造 / 表面界面 / ナノ構造
研究実績の概要

(1)多層シリセンの電子状態
多層シリセンをAg(111)基板に成長させ、層ごとの電子状態の違いに注目して研究を進めた。Ag(111)基板と直接相互作用している第1層目について、STSを使って試料電圧の関数として準粒子干渉パターンを測定し電子状態を調べた。干渉パターンのフーリエ変換から逆格子ベクトルを決定し、シリセンにおける準粒子のエネルギー分散関係を決定した。換算質量0.14m(mは自由電子の質量)の軽い自由電子的な電子状態が存在することがわかった。一方、1層目シリセンの上に島状に成長した2層目や3層目のシリセンのSTSスペクトルには、多数のピーク構造が観測された。これらのピークは、準粒子の閉込めによる離散準位の形成によって説明できることがわかった。換算質量0.14mと0.3m程度の2種類の電子を仮定することでピーク構造を説明できる。これらは、多層シリセンには2種類の伝導電子が存在することを示している。
(2)シリセン創成のための基板の探索
第一原理計算により、h-BN単原子膜で修飾したCu(111)基板上のシリセンの安定性を検討した。シリセンは、この基板上に安定に存在できること、Dirac電子系特有の線形バンドがクロスする電子状態を有することがわかった。h-BN膜がない場合は、シリセンのハニカム構造が大きくバックルすること、基板の電子系との強い混成によりDirac電子系が大きく変調されることもわかった。Ni(111)基板上のh-BN膜についても同様の計算を行い、シリセンが安定に存在することが示された。
(3)Ag(111)基板上に生成したシリセンについて、これまで得られた成果を総説論文としてまとめProgress in Surface Science誌で発表した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] ilicene on Ag(111): geometric and electronic structures of a new honeycomb material of Si2015

    • 著者名/発表者名
      N. Takagi, C. -L. Lin. K. Kawahara, E. Minamitani, N. Tsukahara, M. Kawai, R. Arafune
    • 雑誌名

      Progress in Surface Science

      巻: 90 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2014.10.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic structure of the 4x4 silicene monolayer on semi-infinite Ag(111)2015

    • 著者名/発表者名
      H. Ishida, Y. Hamamoto, Y. Morikawa, E. Minamitani, R. Arafune, N. Takagi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 17 ページ: 015013-1-8

    • DOI

      10.1088/1367-2630/17/1/015013

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic decupling by h-BN layer between silicene and Cu(111): A DFT based analysis2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kanno, R. Arafune, C. -L. Lin, E. Minamitani, M. Kawai, N. Takagi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 16 ページ: 105019-1-10

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/10/105019

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Silicene grown on Ag substrates2014

    • 著者名/発表者名
      N. Takagi
    • 学会等名
      The 17th International Symposium on the Physics of Semiconductors and Applications (ISPSA 2014)
    • 発表場所
      Jeju, South Korea
    • 年月日
      2014-12-07 – 2014-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Silicene grown on Ag(111):from single layer to multilayer2014

    • 著者名/発表者名
      C. -L. Lin, R. Arafune, K. Kawahara, M. Kanno, R. Nagao, N. Kawakami, N. Tsukahara, M. Kawai, N. Takagi
    • 学会等名
      7th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia (VASSCAA-7)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Ag(111)上多層シリセンの電子状態2014

    • 著者名/発表者名
      長尾遼、荒船竜一、林俊良、川合眞紀、高木紀明
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-08
  • [学会発表] 2次元格子整合の数学的考察2014

    • 著者名/発表者名
      川原一晃、荒船竜一、川合眞紀、高木紀明
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-08
  • [学会発表] h-BN/Cu(111)上におけるシリセンの構造と電子状態2014

    • 著者名/発表者名
      閑野真央、荒船竜一、林俊良、南谷英美、川合眞紀、高木紀明
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-08

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公開日: 2016-06-01  

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