研究課題
近年、ディラック電子を持つグラフェンの特異な物理現象解明に向けた基礎研究やディラック電子を制御する事で新規デバイス開発に向けた応用研究が盛んに行われている。グラフェンは積層数に伴い物性が劇的に変化する。さらに、グラフェン層間に原子等を挿入した層間化合物においても、様々な物性(磁性や超伝導)が発現する。そこで本研究は、積層数制御グラフェンやグラフェン層間化合物の電子状態を角度分解光電子分光によって直接決定することで、超伝導等の特異物性をディラック電子との関連性から解明することが目的である。平成２６年度は、電気伝導測定用クライオスタットの改良と、２層グラフェン層間化合物の電子状態解析、及び多層シリセン層間化合物CaSi2の電子状態の研究を行った。まず、電気伝導測定用クライオスタットの改良に関しては、独立稼働な４単針構造にすることで、簡易に試料と単針間の抵抗を測定すること可能にした。また、グラファイト層間化合物C8Rbを最も薄くしたC6RbC6の電子状態を高分解能角度分解光電子分光装置によって測定を行った結果、フォノンと電子が強い結合によって生じるキンク構造を観測した。詳細な定量解析を行うことで、Rbがグラフェン層間に挿入することで面内フォノンとの相互作用が増大した結果、キンク構造が生じたと結論した。また、２層グラフェン層間化合物C6CaC6の走査型トンネル顕微鏡実験を行った結果、温度5Kにおいて、電荷密度波が生じていることを見出し、その起源が、SiC基板によって誘起されたp軌道における整合なネスティングによって形成されることを見出した。今後、電荷密度波と超伝導との競合関係について明らかにする必要がある。さらに、シリセン層間化合物CaSi2の電子状態を角度分解光電子分光によって調べた結果、シリセン層においてバンドギャップを持たないディラック粒子が存在していることを明らかにした。
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