水素化による偏析ゲルマネンの構造変化

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鈴木 誠也   ; 小澤 孝拓*; 植田 寛和   ; 福谷 克之

Suzuki, Seiya; Ozawa, Takahiro*; Ueta, Hirokazu; Fukutani, Katsuyuki

ゲルマネンは、グラフェンに類似したGeの2次元単原子層物質であり、理論予測されているトポロジカル物性により注目を集めている。しかし、その化学的不安定性がこれまでデバイス応用を妨げてきた。この課題に対する一つのアプローチとして、水素化による安定性向上がある。水素化ゲルマネン(GeH)はCaGeからのトポケミカル反応により得られることが知られているが、得られるGeHは多層であり、厚さ制御とスケーラビリティの両立に課題がある。本研究では、厚さ制御とスケーラビリティを両立させる水素化手法として、Ag(111)/Ge(111)基板上に偏析(表面析出)合成した単層ゲルマネンへの直接水素化を報告する。水素化には原子状水素曝露を用いた。原子状水素曝露後のフーリエ変換赤外分光スペクトルから、GeH、GeH、GeHに対応するピークが確認された。また、ゲルマネンの水素化反応飽和時の表面水素濃度を核反応解析により定量評価した。一方、水素化したゲルマネンを加熱すると、水素の脱離とゲルマネンの結晶性の回復が確認された。これはゲルマネンの水素化が可逆的反応であることを示す。

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