反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面の一次元原子鎖構造と相転移の研究

Structure and phase transition 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おり、Pt原子鎖やGe原子鎖モデルが理論的に提案されているものの、実験的な検証に乏しいのが現状である。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)表面のロッキング曲線は、Ge(001)表面のものと比べて視射角23度付近の鏡面反射強度が大きくなった。これは原子鎖構造の形成に起因した変化と考えられる。このロッキング曲線を用いた構造解析と理論モデルとの整合性、また低温で観測される相転移について議論する。

Quasi one dimensional (1D) metallic chain of single-atomic wide is constructed on the Ge(001) surface by the adsorption of Pt with 1/4 atomic layer. While the atomic chain is required the elucidation of the electronic properties about the 1D metal behavior or the metal-insulator transition, there is also discussed about the atomic arrangement. The Pt chain or the Ge chain models have been proposed in the recent theoretical calculations, but that is still to be determined because of scarce experimental validation. We have measured the reflection high energy positron diffraction (RHEPD) for the elucidation of the atomic arrangement of the 1D chain on the Pt/Ge(001) surface. Hence the beam intensity of the RHEPD rocking curves is very sensitive to the topmost surface structure, we can estimate that based on dynamical diffraction theory. We observed the enhancement of the specular reflection of the rocking curve with the glancing angle of 23, which indicates the construction of the atomic chain structure on the Pt/Ge(001) surface. We will discuss the structure analysis of the 1D chain and the phase transition of the low temperature.