| 研究実績の概要 |
研究目的であった平坦なグラファイト表面における無磁場下でのランダウ準位の発生メカニズムについて、新しい発生モデルを確定的な実験結果と解析結果を基にして提案し論文発表することができました。具体的には、窒素をイオン衝撃法によって0.04at%ドープしたグラファイト表面の原子レベルで平坦な表面箇所において、走査トンネル顕微鏡を用いた走査トンネル分光測定と呼ばれる測定によってランダウ準位を観測しました。これまで無磁場下で生成するランダウ準位の起源として、歪（ひずみ）が引き起こす擬磁場が議論されてきましたが、今回歪の無い原子レベルで平坦な表面でランダウ準位が観測されたことは、歪以外の起源で生成するランダウ準位の存在が初めて明らかとなったことを意味しております。様々な窒素ドープ量で作成した窒素ドープグラファイトのX線光電子分光測定の結果、今回ランダウ準位が観測された試料にドープされている窒素種は90%以上がグラファイト型窒素と呼ばれる炭素と3配位で結合している窒素であり、正に帯電している窒素であることがわかりました。このグラファイト型窒素の存在により周辺の炭素のオンサイトポテンシャルが変化したことで、ランダウ準位が出現している可能性が、第一原理計算を用いたオンサイトポテンシャルの分布から示唆されました。これはドメインモデルと呼ばれる我々が以前提唱したモデルであり、無磁場下でのランダウ準位発生がこのモデルで理解できることを意味しています。
本研究に関して、実験結果、解析結果、提案モデル、及びそれを支持する計算結果のそれぞれの内容をまとめた論文が、英国科学誌Nature誌の姉妹紙であるScientific Reports誌 5巻 (2015) 16412, 1-8（合計8頁）で掲載されました。この内容は筑波大学のホームページでも2015年11月9日付のプレスリリースで報告されました。
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