グラフェンとHex-Au(001)再構成表面の軌道混成によるバンドギャップの形成

Band gap formation in graphene by hybridization with Hex-Au(001) reconstructed surface

寺澤 知潮   ; 松永 和也*; 林 直輝*; 伊藤 孝寛*; 田中 慎一郎*; 保田 諭   ; 朝岡 秀人  

Terasawa, Tomoo; Matsunaga, Kazuya*; Hayashi, Naoki*; Ito, Takahiro*; Tanaka, Shinichiro*; Yasuda, Satoshi; Asaoka, Hidehito

Au(001)表面は擬一次元周期性を持つHex-Au(001)に再構成することから、この表面にグラフェンを成長させると、その周期性がグラフェンの電子構造を変化させると予測された。特に、グラフェンとAuの軌道混成により、グラフェンにバンドギャップやスピン偏極が導入されると考えられていた。本研究では、Hex-Au(001)表面上のグラフェンの角度分解光電子分光と密度汎関数理論計算の結果を報告する。グラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の交点に0.2eVのバンドギャップが観測され、バンドギャップ形成の起源がグラフェンのDiracコーンとAu 6sp軌道の混成であることが示された。この軌道混成の機構について考察し、グラフェンのDiracコーンへのスピン注入を予想した。

As Au (001) surfaces exhibit a quasi-one-dimensional corrugated structure, Hex-Au(001), its periodicity was predicted to change the electronic structure of graphene when graphene was grown on this surface. Furthermore, the hybridization between graphene and Au is known to introduce bandgap and spin polarization into graphene. Here, we report angle-resolved photoemission spectroscopy and density functional theory calculation of graphene on a Hex-Au(001) surface. A bandgap of 0.2 eV in the graphene Dirac cone was observed at the crossing point of the graphene Dirac cone and Au 6sp bands, indicating that the origin of the bandgap formation was the hybridization between the graphene Dirac cone and Au 6sp band. We discussed the hybridization mechanism and anticipated spin injection into the graphene Dirac cone.