Effects of the ultra-high vacuum heating on oxidized germanene

酸化ゲルマネンの超高真空中加熱の効果

鈴木 誠也   ; 勝部 大樹*; 矢野 雅大   ; 津田 泰孝   ; 寺澤 知潮   ; 朝岡 秀人  ; 柚原 淳司*; 吉越 章隆 

Suzuki, Seiya; Katsube, Daiki*; Yano, Masahiro; Tsuda, Yasutaka; Terasawa, Tomoo; Asaoka, Hidehito; Yuhara, Junji*; Yoshigoe, Akitaka

ゲルマネンは、ハニカム格子を持つゲルマニウム(Ge)の2次元シートである。最近の理論的研究から、ゲルマネンは2次元トポロジカル絶縁体物性をもつなど、興味深い電子物性が予測されている。しかし、グラフェンとは異なり、ゲルマネンは空気中で容易に酸化されるため、ゲルマネンを用いた電気デバイスの実現は困難である。ゲルマネンの化学的安定性という欠点を克服するためには、ゲルマネンがどのように酸化されるかを理解する必要がある。我々の研究チームは、ゲルマネンの酸化に関する研究の中で、酸化したゲルマネンを超高真空(UHV)で加熱するだけで良質のゲルマネンに復元できるという現象を発見した。X線光電子分光スペクトルと低エネルギー電子回折パターンから、酸化したゲルマネンは500Cの加熱で完全に回復することがわかった。発表では、酸化したゲルマネンが復元する詳細なメカニズムについて議論する。

Germanene is a two-dimensional (2D) sheet of germanium (Ge) with a honeycomb lattice. Recent theoretical studies have predicted several interesting electronic properties of germanene, such as 2D topological insulators. However, unlike graphene, germanene is easily oxidized in air, making it difficult to realize electrical devices based on germanene. To overcome the drawback of the chemical stability of germanene, it is necessary to understand how germanene is oxidized. Therefore, we started to study germanene and discovered an interesting phenomenon: oxidized germanene can be restored to good quality germanene simply by heating it in ultra-high vacuum (UHV). X-ray photoelectron spectroscopy spectra and low energy electron diffraction patterns indicate that the oxidized germanene is fully recovered after heating at 500 degrees Celsius. The detailed mechanism of the recovery will be discussed in the presentation.