Ag(111)超薄膜上のSilicene エピタキシャル成長過程（実験）Ⅱ

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1 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

2 Silicene: analogous of graphene for silicon

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4 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

5 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！

6 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

7 Silicene成長に伴うLEEDパターン変化
E=60eV Ag1x1 Ag1x1 0.33ML 0.66ML 1ML Silicene 1x1

8 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)

9 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℃

10 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

11 ＊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 nmよりも大きい Ag(111)へのsilicene の整合構造?

12 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 nm　 　～ STM像のセルサイズ nm　　

13 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 nm　 　～ STM像のセルサイズ nm ＊4x4セルに対して14°回転　　

14 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

15 APPLIED PHYSICS LETTERS 97, 223109 2010
Ag(111) APPLIED PHYSICS LETTERS 97,

16 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 (2007) [3] B. Aufray et.al. Applied Physics Letters,97,223109(2010) 11nm