Structure determination of two-dimensional atomic sheet of silicene using TRHEPD

全反射高速陽電子回折法によるシリセン二次元原子シートの構造決定

深谷 有喜   ; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 松田 巌*; 河裾 厚男

Fukaya, Yuki; Mochizuki, Izumi*; Maekawa, Masaki; Wada, Ken*; Hyodo, Toshio*; Matsuda, Iwao*; Kawasuso, Atsuo

全反射高速陽電子回折(TRHEPD)は、陽電子の全反射を利用する表面敏感なツールである。結晶中の陽電子のポテンシャルエネルギーの符号は、電子とは逆のプラスであるため、低視射角入射の陽電子ビームは結晶表面で全反射される。このとき、全反射した陽電子ビームの侵入深さは数オングストロームと見積もられる。この深さは1-2原子層分に相当するため、TRHEPDは結晶表面や基板上の二次元原子シートの構造決定に非常に有用である。シリセンは、シリコンの二次元原子シートである。シリセンはグラフェンでみられるディラックコーンのような興味深い物性を持つ可能性があり、次世代デバイスの有力な新材料として注目されている。最近、銀単結晶表面上でシリセンの合成の成功が報告された。このシリセンの原子配置は、理論的に計算されてはいたが、実験的には決定していなかった。ディラックコーンの形状は、シリセンのバックリングの大きさや、シリセンと基板との間隔に依存するため、これらのパラメーターを実験的に決定することは重要である。そこで我々は、TRHEPDを用いて銀単結晶表面上のシリセンの原子配置を決定した。動力学的回折理論に基づくロッキング曲線の解析から、バックリングの存在(0.83A)を確かめ、シリセンと基板との間隔を2.17Aと実験的に決定することに成功した。

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