膜厚および成長条件に依存したVSe薄膜の電子状態

Thickness and growth condition-dependent electronic structure of VSe films

角田 一樹   ; 日下 翔太郎*; 竹田 幸治   ; 小林 功佳*; 平原 徹*

Sumida, Kazuki; Kusaka, Shotaro*; Takeda, Yukiharu; Kobayashi, Katsuyoshi*; Hirahara, Toru*

単層VSeは、2018年に室温以上のキュリー温度を有する強磁性体であることが報告された。一般に、超伝導や磁性を示す物質を薄膜化すると、その転移温度は低下する傾向にある。この経験則に対して単層VSeは、バルクは非磁性だが薄膜は強磁性という従来の磁性材料とは全く逆の性質を示す。しかし最近、単層VSeは6Kにおいても強磁性が発現しておらず、Vイオン間に短距離強磁性相互作用が存在する強磁性転移近傍の物質であることがX線磁気円二色性によって明らかにされている。また、これまでのVSeに関する先行研究は、主に単層膜の磁気状態、電子構造に焦点を当てたものがほとんどであり、膜厚や成長条件に依存した系統的な研究はほとんど行われていない。本研究では、HOPG基板上に単層から複数層のVSe薄膜を異なる基板温度で作成し、電子構造の変化を角度分解光電子分光と第一原理計算によって詳細に調べた。その結果、250Cで成長した1MLから4MLの薄膜はVSeの計算結果と良い一致を示した。一方、420Cで成長した薄膜は、1MLの時点でSe 4に由来するホールバンドに変調が見られ、多層膜にするとVSeに変化することが明らかとなった。

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