Ag(111)超薄膜上のSilicene エピタキシャル成長過程（実験）Ⅱ 東工大・総理工 平山 博之、 大城 敦哉
Silicene: analogous of graphene for silicon
Siliceneのエピタキシャル成長（実験） 20 ML Ag(111)超薄膜 20 ML Ag(111)超薄膜 Si(111)基板 Si(111)基板 ・Ag(111)表面上への エピタキシャル成長 ・Ag(111)基板： Si(111)基板 上のAg超薄膜を利用 ・Si原子蒸着 ・成長パラメータ 基板温度 蒸着速度
前回の結果 Ag 1x1 Silicene/Ag ? 蒸着温度：250℃ 蒸着レート：0.005ＭＬ/sec 問題点： 5nmx5nm; +2.0V/0.1nA ; +0.1V/1.0nA 問題点： Graphite STM image １）STMの輝点間隔～Ag1x1 ２）基板温度（高温域からの外挿） →250℃より高かった？ →Agの一部は脱離 今回：低温パイロで正しく温度計測し 成長過程をきちんと追う！
成長条件の探索 成長温度→ 室温 250℃ 成長速度 ↓ 0.018ML/min. 30ｘ30nm2 0.022ML/min. 最適成長条件 ↓ 0.018ML/min. 30ｘ30nm2 0.022ML/min. 最適成長条件 ・蒸着速度： 0.018ML/min. ・基板温度： 250℃ 0.3 ML
Silicene成長に伴うLEEDパターン変化 E=60eV Ag1x1 Ag1x1 0.33ML 0.66ML 1ML Silicene 1x1
LEEDパターン解析 Siliceneのユニットセル Ag1x1 Si1x1 ユニットセル サイズ 0.389 nm S.Ciraci et.al. Phys. Rev. Lett. 102,236804(2009)
Silicene成長過程： ＳＴＭ 0.33ML 30ｘ30nm2 ＊ステップエッジから ２次元Siドメインが成長 ・蒸着速度： 0.018ML/min. ・基板温度： 250℃
Silicene成長過程： ＳＴＭ （Si被覆率依存性） 0.33ML 0.66ML 1ML 20nm 10nm 20nm 三角格子構造 ドメイン ハニカム構造 ドメイン ＊ステップエッジ → テラス に広がっていく。 ＊三角格子構造ドメイン → ハニカム構造ドメイン
＊LEED像が示すsiliceneのユニットセル ＳＴＭ像の解析 10ｘ10nm2 三角格子構造 ユニットセル 1.001 nm ハニカム構造 ユニットセル 1.139 nm ＊LEED像が示すsiliceneのユニットセル サイズ 0.389 nmよりも大きい Ag(111)へのsilicene の整合構造?
ハニカム格子の構造モデル 5x5nm2 Ag(111)基板に対しsilicene格子 を回転させて整合構造を見ると・・・ ＊STM像の輝点 下地Aｇ原子のon-topに 乗ったSi原子サイト ＊Ag(111)の4x4超構造に整合 ＊ユニットセルサイズ 1.156 nm ～ STM像のセルサイズ 1.139 nm
三角格子の構造モデル 20x20nm2 ＊ハニカム格子に対して 三角格子構造は約10°回転 ＊Ag(111)の√13x√13超構造に整合 三角格子構造は約10°回転 ＊Ag(111)の√13x√13超構造に整合 ＊ユニットセルサイズ 1.049 nm ～ STM像のセルサイズ 1.001 nm ＊4x4セルに対して14°回転
Summary Silicene成長条件の確立 基板温度：230℃程度 蒸着レート：0.018ML/min LEED&STMによるSiliceneの観察 ステップエッジから成長 Ag基板との相互作用による２種類の長周期構造
APPLIED PHYSICS LETTERS 97, 223109 2010 Ag(111) APPLIED PHYSICS LETTERS 97, 223109 2010
Previous studies (experiments) Ag(001) [2] Ag(111) [3] 100nm Ag(110) [1] 6.4nm 11nm Ag(111)表面上で平面的に成長 45nm [1] B. Aufray et.al. Surface Science 574 L9-L15 (2005) [2] B. Aufray et.al. Surface Science 601 262(2007) [3] B. Aufray et.al. Applied Physics Letters,97,223109(2010) 11nm