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反射高速陽電子回折を用いたPt/Ge(001)表面相転移の解析

Phase transition of Pt/Ge(001) surface studied by reflection high-energy positron diffraction

望月 出海; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 矢治 光一郎*; 原沢 あゆみ*; 松田 巌*; 和田 健*; 兵頭 俊夫*

Mochizuki, Izumi; Fukaya, Yuki; Kawasuso, Atsuo; Yaji, Koichiro*; Harasawa, Ayumi*; Matsuda, Iwao*; Wada, Ken*; Hyodo, Toshio*

Ge(001)表面にPtをサブモノレイヤー吸着させると、欠陥無しにサブミクロンの長さに達する一次元原子鎖構造が形成される。われわれはこれまで、反射高速陽電子回折(RHEPD)法を用いて、この表面構造がNWモデルで説明されることを示してきた。一方で、この原子鎖は約80Kを境にパイエルス転移する可能性が報告されたが、その詳細は解明されていない。そこで今回は、RHEPD法と角度分解光電子分光(ARPES)法を用いて、相転移により生じる原子変位と電子状態の変化について調べた。相転移前後において測定した一波条件の回折スポット強度は、35Kから室温への温度上昇とともに上昇することが見いだされた。動力学的回折理論によるロッキング曲線の解析から、この変化は原子鎖に伴うGeダイマーが、表面垂直方向に傾いた非対称構造から、フラットな対称構造に変化することで説明されることがわかった。また80$$sim$$110Kの温度範囲において、回折強度が連続的に上昇することから、これは秩序-無秩序相転移が前駆状態として現れる新しい変位型相転移として説明されるものと考えられる。その他、低温相及び高温相の表面デバイ温度を、それぞれ約210K、及び約130Kと決定した。

Defect-free quasi-one chain with the single atomic width is reconstructed on the Ge(001) surface by a Pt adsorption of sub-atomic layer. Recently, it has been reported that the atomic chain undergoes the Peierls transition about 80 K. But, the electronic property, the atomic arrangements and displacements in the phase transition are not yet elucidated. Using reflection high-energy positron diffraction (RHEPD), we have reported that the Nano-Wire (NW) model is the fundamental structure of the observed nanowires. In this study, we have tried to determine the atomic arrangement and the transition phenomenon using RHEPD. The rocking curve shows a good agreement with the calculated curve assuming the NW model with the Pt coverage of 0.75 ML. In addition, the change of rocking curves in the phase transition shows that the structural phase transition is caused by the height difference of the topmost Ge dimer atoms.

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