反射高速陽電子回折を用いたSi表面上における擬1次元In鎖の相転移の研究

Structural phase transition of quasi-one-dimensional In wire on Si surface studied by reflection high-energy positron diffraction

橋本 美絵; 深谷 有喜   ; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

Hashimoto, Mie; Fukaya, Yuki; Kawasuso, Atsuo; Ichimiya, Ayahiko

Si(111)-41-In表面超構造は擬1次元物質として知られており、120K以下で82構造へ金属-絶縁体転移を起こす。しかし低温相である82構造の原子配置については、未だ解明されていない。本研究では、最表面に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて、相転移前後のIn/Si(111)表面からのロッキング曲線を測定し、動力学的回折理論に基づく強度計算との比較から、擬1次元In鎖の原子変位について報告する。RHEPDロッキング曲線の結果から、41構造はX線回折で決定されたジグザグチェーン構造であることを確認した。また82構造からのロッキング曲線の測定を行ったところ、相転移に伴ってロッキング曲線の形状が変化することを見いだした。理論的に提案されている2つの82構造モデルを参考に、ロッキング曲線のフィッティングを行い、最終的にヘキサゴン構造に近いモデルを得た。さらに、RHEPD解析から決定した原子位置を用いて走査トンネル顕微鏡(STM)像を第一原理的に計算したところ、STM像の観察結果を再現できることもわかった。以上の結果から、120Kで見られる金属-絶縁体転移は、In原子がジグザグ構造からヘキサゴン構造への原子変位に起因していることを明らかにした。

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