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本研究の目的は、ケイ素版グラフェンといえる新しい二次元材料「シリセン」の物性を原子や分子の吸着・反応による結晶構造や結合状態の変化により制御するための指導原理を得ることにある。
本年度は低温走査トンネル顕微鏡・スペクトロスコピーによる実験結果の解析を進展させ、二ホウ化ジルコニウム上のエピタキシャルシリセンの微細構造とバンド構造、及び、局所的な電子状態との関係に関する知見をまとめた投稿論文がApplied Physics Letters誌に掲載された。
また、電子状態と化学的な活性を変えることを目的としてエピタキシャルシリセンに原子状水素を用いた水素終端を行った結果、低速電子線回折実験より、シリセンの結晶構造は大きく変わらないものの、バックリングにわずかな変化が起きることが明らかとなった。しかしながら、低速電子線回折パターンの加速エネルギー依存性を定量的に評価することが難しく、結晶構造の詳細な変化については今後の課題となった。走査トンネルスペクトロスコピーによる電子状態評価の結果、バンドギャップの拡大が観測され、水素終端エピタキシャルシリセンは、より絶縁体に近くなった。酸化防止を期待して水素終端エピタキシャルシリセンを大気に晒したが、その酸化を防ぐことは出来なかった。
一方、エピタキシャルシリセンへカリウムを蒸着した際の結晶構造と電子状態の変化を低速電子線回折、及び、角度分解光電子分光で調べた結果、結晶構造に大きな変化はないものの、カリウムからシリセンへ電子が移動した結果としてドーピングが起きること、また、シリセンと二ホウ化物の間の相互作用が強まることが明らかとなり、これらの知見をまとめた投稿論文がApplied Physics Letters誌に掲載された。
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