反射高速陽電子回折によるPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖の構造解析

Structural analysis of one-dimensional atomic chain on Pt/Ge(001) surface by reflection high-energy positron diffraction

望月 出海; 深谷 有喜   ; 河裾 厚男

Mochizuki, Izumi; Fukaya, Yuki; Kawasuso, Atsuo

Ge(001)面に1/4原子層のPtを吸着させると、単原子幅の一次元金属的原子鎖構造が形成する。この原子鎖における金属-絶縁体転移や擬一次元的な電子物性の解明が求められる一方で、原子配置についても議論されている。最近の第一原理計算の結果は、これまでPtダイマー列と考えられていた原子鎖がGeダイマー列であることを示唆しているが、未だ結論されていない。本研究では、最表面構造に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて、Pt/Ge(001)表面のRHEPD強度のロッキング曲線を測定し、動力学的回折理論に基づいた一次元原子鎖の構造解析を行った。Pt/Ge(001)表面から得られたRHEPDロッキング曲線は、従来のPtダイマー列モデル(HD Model)を想定した動力学的計算とは一致しなかった。これに対してGeダイマー列モデル(TDC Model)は、ロッキング曲線をおおむね再現することができた。今後、原子位置やデバイ温度などのパラメータを最適化する必要があるものの、RHEPDによる結果はPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖がGeダイマーで構成されていることを示している。

Quasi one dimensional (1D) metallic chain of single-atom wide is constructed on the Ge(001) surface by the adsorption of Pt atoms. While the 1D chain is required the elucidation of the electronic properties about the 1D metal or the metal-insulator transition, there is also discussed about the atomic arrangement. The recent results by first-principle calculation suggest the atomic chain is configured by the Ge dimers that so far was admitted that by the Pt dimers, and that is still to be determined. We have measured the reflection high energy positron diffraction (RHEPD) to elucidate the atomic arrangement of the 1D chain. The obtained RHEPD rocking curve does not match the dynamical calculation assuming the Pt dimers, on the other hand that of the Ge dimers is able to reproduce the curve generally better. Although there are needs to optimize the parameters such as atomic positions or Debye temperatures, the RHEPD results show the 1D chain on the Pt/Ge(001) surface is the Ge dimers.