陽電子ビームによるホウ素単原子シートの構造解析と機能性開拓

使用正电子束进行硼单原子片的结构分析和功能开发

• 批准号: 22KJ0662
• 负责人: 辻川 夕貴
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0662/
• 关键词: ホウ素; ホウ素化合物; 二次元表面; 一次元; ホウ化銅; 原子層; ボロフェン; ボライド

本研究は近年注目を集めている二次元ホウ素(B)物質に着目し、多彩な構造をとるこれらホウ素物質群を、陽電子をプローブとする回折手法(全反射高速陽電子回折法、TRHEPD法)を用いることで未解明な構造を実験的に明らかにし、その機能特性(物性)への知見を得ることを目的としている。初年度から研究を続けているCu(111)基板上のホウ素物質について、TRHEPD法を用いて、その正しい構造が表面Cu原子とB原子と再構成を起こす銅とホウ素の化合物、Cu-Borideであることを示し、構造についての論争をおさめた。判明した構造はホウ素のジグザグな原子鎖と銅のジグザグ原子鎖が交互にならんだ特異な構造であった。さらにX線分光法(XPS)による同試料の化学状態の測定も行い、表面B原子が周りのCu原子から電子を供給されることを明かした。第一原理計算での結合軌道のシミュレーションにより、ホウ素原子鎖が炭素の原子鎖であるCumuleneと同様の電子状態をとることがわかった。XPSの結果と合わせると、同試料内でのホウ素原子鎖はホウ素が周りから電子をもらうことで炭素原子鎖と同様の電子状態をとり安定していることがわかり、新たなホウ素系の一次元物理を足掛けとなる大きな発見となった。さらに、この新たなホウ素と銅の表面化合物、特にその次元性に着目し、銅基板の種類を変えながら、研究を進めている。Cu(100)、Cu(110)基板、それぞれにおいてホウ素蒸着による試料合成には成功しており、各表面物質の解明への準備が進んでいる。特に、B/Cu(110)は報告例のない新たな秩序構造の発見となったため、Surf Sci. 732, 122282 (2023). にて先んじて報告している。どの試料もXPS測定の結果ではホウ素と銅の化合物の特徴を示しており、ホウ素と銅の表面化合物における、さらなる物理の探索が期待される。

In this study, attention has been focused on the application of the two-dimensional element (B) material, multi-color structure, positron group, positron group and reflection method (total reflection high-speed positron reflection method, TRHEPD method) to the understanding of the structure, functional characteristics (physical properties) and observation. In the early years, the research on Cu(111) substrate was carried out, and the TRHEPD method was used to study the structure of Cu(111) substrate. The structure of Cu (111) substrate was composed of Cu atoms and B atoms. It is found that the structure of the alloy is different from the structure of the alloy. X-ray spectroscopy (XPS) is used to determine the chemical state of the same sample, and the surface B atom is used to determine the electron supply. First principles calculations of the electron states of the bond orbitals and the electron states of the Cumulene atoms XPS results show that in the same sample, the atomic lock of carbon atoms is stable and the electronic state of carbon atoms is stable. In addition, the new type of copper substrate, copper surface compound, copper substrate type, copper substrate type, copper substrate type, Cu(100), Cu(110) substrate, etc. The sample synthesis was successful, and the preparation for the dissolution of each surface substance was advanced. Special, B/Cu(110) report example of new order structure development, Surf Sci. 732, 122282 (2023). The first report was made. The XPS results of the samples show that the characteristics of copper compounds and copper surface compounds are expected to be explored.

项目成果

2021T002: TRHEPD法による銅基板上の大面積ホウ素原子シート、ボロフェンの構造解明(2年度)

2021T002：使用 TRHEPD 方法解析硼烯（铜基板上的大面积硼原子片）的结构（第二年）

• 发表时间: 2023
• 作者: 辻川夕貴;Xiaoni Zhang;堀尾眞史;中嶋武;安藤康伸;望月出海;和田健;兵頭俊夫;小森文夫;近藤剛弘;松田巌
• 通讯作者: 松田巌

Cu(111)基板上ホウ素の二次元物質の構造決定

Cu(111)基体上硼二维材料的结构测定

• 发表时间: 2022
• 作者: 辻川夕貴、Xiaoni Zhang;望月出海;和田健;兵頭俊夫;堀尾眞史;近藤剛弘;松田巌
• 通讯作者: 松田巌

単層ホウ素シートボロフェンの成長様式全反射高速陽電子回折法を用いた構造モデルの探索

单层硼片硼烯的生长模式 全内反射快正电子衍射法寻找结构模型

• 发表时间: 2021
• 作者: 辻川夕貴;庄司誠;濱田雅史;武田朋也;飯盛拓嗣;望月出海;小森文夫;松田巌;高山あかり
• 通讯作者: 高山あかり

Observing an ordered surface phase by B deposition on Cu(110)

通过 B 沉积在 Cu(110) 上观察有序表面相

• DOI: 10.1016/j.susc.2023.122282
• 发表时间: 2023
• 期刊: Surface Science
• 影响因子: 1.9
• 作者: Tsujikawa Yuki;Zhang Xiaoni;Horio Masafumi;Wada Tetsuya;Miyamoto Masashige;Sumi Toshihide;Komori Fumio;Kondo Takahiro;Matsuda Iwao
• 通讯作者: Matsuda Iwao

鎖状ホウ素を含む基板上二次元ホウ素化合物の電子状態の研究

含链硼基底上二维硼化合物电子态的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 辻川夕貴;中嶋武;堀尾眞史;Xiaoni Zhang;和田哲也;宮本将成;飯盛拓嗣;小森文夫;田中清尚;安藤康伸;近藤剛弘;松田巌
• 通讯作者: 松田巌