Creation of 2D flat band materials through concerted experimental and theoretical studies

通过协同实验和理论研究创建二维平带材料

• 批准号: 20H00328
• 负责人: 高村 由起子
• 金额: $ 28.37万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00328/
• 关键词: 二次元材料; フラットバンド; エピタキシー; 超薄膜; 走査プローブ顕微鏡; 全反射高速陽電子回折; 第一原理電子状態計算; 角度分解光電子分光

令和3年度は、初年度にその常温相についての構造と電子状態に関する成果が論文誌に掲載された二ホウ化ジルコニウム（ZrB2）薄膜上ゲルマニウム（Ge）二重三角格子層の低温における相転移に関する研究が進展した．相転移メカニズム解明を目的として，薄膜試料の全反射高速陽電子回折（TRHEPD）パターンの温度依存性を高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の低速陽電子実験施設において調べた結果，TRHEPD強度は明瞭な温度ヒステリシスを示し，この変位型相転移が強い一次相転移であることが明らかとなった．また，密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算手法に基づき，ZrB2上Ge二重三角格子の安定構造とその電子状態を系統的に計算し，Ge原子の取り得る二重三角格子構造が複数の準安定状態を有していることを明らかとした．準安定構造の一つは基板上第一層の三角格子が面内に回転することで室温構造の三倍の周期となる構造であり，低温におけるTRHEPD実験の結果と整合するものであった．初年度にインジウムアンチモン（InSb）単結晶(111)Aウェハ表面をスパッタリングした上で加熱することで得られるInカゴメ格子に関して，第一原理電子状態計算を行い，走査トンネル顕微鏡像や既存の構造モデルとの比較により明らかになった結果をさらに発展させた．Inカゴメ格子上に錫（Sn）原子を加えて計算した結果，Snのカゴメ格子などが安定に存在しうることが明らかとなった．InSb(111)A上のSnの被覆率を変えて計算した結果，フラットバンドが発現する構造も発見した．InSb(111)A表面構造を実際に測定するためのTRHEPD実験にも着手した．

2021年，对二吡啶锆（Zrb2）二吡啶二晶格（GE）双三角晶格层（ZRB2）薄膜上的低温（GE）晶格层的研究进行了研究，该膜在该期刊的第一年发表，开发了有关室温阶段的结构和电子状态的结果。为了澄清相变机制，我们研究了在薄膜样品中，在材料结构科学研究所的低速正电子实验设施中，在薄膜样品中的高速正电子衍射（TRHEPD）模式的温度依赖性，高能量加速器研究所的高能量研究所，并发现TRHEPD Intinity seartions interiondition trhepd intive interive instriention intrestion intrestrion shiptriendity IS阶段阶段 - 一定的阶段 - 阶段均取代了一定的阶段 - 一个阶段性的阶段 - 一定的阶段性阶段 - 一定的阶段 - 均匀的阶段 - 一定的率均置换。此外，基于基于密度功能理论的第一个原理电子状态计算方法，ZRB2上的GE双三角晶格的稳定结构及其电子状态是系统地计算的，表明GE原子的GE原子的可能双三角晶格结构可能具有多个可抗位于的状态。亚稳态的结构之一是，基板上第一层的三角晶格在平面中旋转，导致室温结构的三倍，这与低温下TRHEPD实验的结果一致。在第一年通过溅射和加热kagagome晶格的表面获得的首个原理电子状态计算，该计算通过溅射和加热，这是通过在第一年溅射IN-A晶片的表面而获得的，并进一步开发了通过比较扫描隧道显微镜图像和现有结构模型来揭示的结果。通过将锡原子（SN）原子添加到kagome晶格中的计算表明，SN的Kagome晶格可以稳定存在。通过改变SN对INSB（111）a的覆盖范围进行计算，并且还发现表达扁平频带的结构。我们还进行了一个TRHEPD实验，以实际测量INSB（111）表面结构。

项目成果

内殻光電子分光(XPS)における絶対束縛エネルギーの第一原理計算

核心光电子能谱 (XPS) 中绝对结合能的第一性原理计算

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Tatsuma;T. Ishida;and H. Nishi;尾崎泰助
• 通讯作者: 尾崎泰助

Methods for constructing parameter-dependent flat-band lattices

构建参数相关的平带晶格的方法

• DOI: 10.1103/physrevb.103.205119
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Toshitaka Ogata;Mitsuaki Kawamura;and Taisuke Ozaki
• 通讯作者: and Taisuke Ozaki

基板上二次元材料の原子レベル構造制御

基底上二维材料的原子级结构控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Amyot Romain;Kodera Noriyuki;Flechsig Holger;朝田 遼，Hwang Sukyoung，Park Myeong-Heom，辻 伸泰;高村(山田) 由起子
• 通讯作者: 高村(山田) 由起子

Theory of core-level photoelectron spectroscopy

核心级光电子能谱理论

• 发表时间: 2021
• 作者: H. Zhou;N. Isozaki;K. Ukita;T. L. Hawkins;J. L. Ross;R. Yokokawa;Taisuke Ozaki
• 通讯作者: Taisuke Ozaki

Emergence of nearly flat bands through a kagome lattice embedded in an epitaxial two-dimensional Ge layer with a bitriangular structure

• DOI: 10.1103/physrevb.102.201102
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: A. Fleurence;C. Lee;R. Friedlein;Y. Fukaya;S. Yoshimoto;K. Mukai;H. Yamane;N. Kosugi;J. Yoshinobu;T. Ozaki;Y. Yamada-Takamura