電気化学エッチング法で創製するカゴメ金属単原子層の物性科学

电化学蚀刻法创建的Kagome金属单原子层的物理科学

• 批准号: 22H00288
• 负责人: 塚崎 敦
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00288/
• 关键词: 界面物性; 薄膜物性; カゴメ格子; 電気化学エッチング; 電気二重層トランジスタ; 薄膜界面物性

本研究では、カゴメ格子を持つ金属間化合物に着目して、薄膜合成手法と電気化学エッチング法を駆使することで極薄の厚さを調整して、単原子層における低次元物性の理解に繋げることを目的にしている。これまでの薄膜合成では、FeとCoのカゴメ格子をもつFe3Sn2、Fe3SnとCo3Sn2S2の薄膜を合成できる状況にある。しかしながら、5nm以下の極薄膜の物性評価を行うためには、絶縁性基板上に原子レベルで平坦な薄膜を合成する必要があるが、現状技術では三次元的な成長モードとなるため、合成技術の工夫のみでは極薄膜の物性を評価を達成することが困難な状況にある。そこで、電気二重層トランジスタ構造を用いた電気化学エッチング法を適用して膜厚を調整することで極薄膜を得る方法が有用である。これまでにセレン化鉄にこの手法を適用して超伝導転移温度の系統的な膜厚依存性評価を可能にした実績がある。この手法を、カゴメ格子をもつ薄膜に適用する技術として確立するための基礎実験として、電気化学反応を生じさせた試料の膜厚、構造と組成の変化を評価したところ、特定の金属元素種が選択的に電界脱離することを見出した。この手法を用いることでカゴメ格子層の膜厚を系統的に調整可能であることを論文に報告した。また、電界脱離による膜厚変化を光学的手法でその場計測するためのプローバーを新たに導入して立ち上げた。この装置を用いて透過吸収測定しながら電界印加することが可能となり、膜厚変化のその場計測を実施する準備を整えた。これらの実験技術の立ち上げと電気化学エッチング法の有効性を確認できたことから、研究は順調に進んでおり、今後、様々な3d遷移金属を有するカゴメ格子の薄膜を用いて極薄膜物性の評価を進める。

This study で は, カ ゴ メ intermetallic compound に the mesh grid を hold つ し て, thin film synthesis technique と electric chemical エ 気 ッ チ ン グ method を 駆 make す る こ と で thin の thick さ を adjustment し て, 単 atomic layer に お け る low dimensional physical の understand に 繋 げ る こ と を purpose に し て い る. こ れ ま で の membrane synthesis で は, Fe と Co の カ ゴ メ grid を も つ Fe3Sn2, Fe3Sn と Co3Sn2S2 の film を synthetic で き る condition に あ る. し か し な が ら, under 5 nm の extremely thin film の property evaluation 価 を line う た め に は, never try substrate に atomic レ ベ ル flat で す な film を synthesis る necessary が あ る が, status quo of technology で は な growth of the three dimensional モ ー ド と な る た め, synthetic technology の time の み で は extremely thin film properties の を review 価 を reached す る こ と が difficult condition な に あ る. そ こ で, electricity 気 bilayer ト ラ ン ジ ス を タ structure with い た electric chemical エ 気 ッ チ ン グ を applicable し て film thickness を adjustment す る こ と で extremely thin film を が る method useful で あ る. こ れ ま で に セ レ ン melt iron objects に こ の gimmick を applicable し て super 伝 guide planning move temperature の system な film thickness dependence evaluation 価 を may に し た be performance が あ る. こ の を, カ ゴ メ grid を も つ film に applicable す る technology と し て establish す る た め の basis be 験 と し て, electric chemical anti 応 気 を raw じ さ せ た sample の film thickness, structure of と の variations change を review 価 し た と こ ろ, specific metal elements の が sentaku に electric industry from す る こ と を shows し た. こ の gimmick を with い る こ と で カ ゴ メ grid layer の film thickness に を system adjustment would で あ る こ と を paper に report し た. ま た, electricity industry from に よ る film thickness variations change を optical technique で そ の field measuring す る た め の プ ロ ー バ ー を new た に import し て stand on ち げ た. を こ の device with い て through determination of suction 収 し な が ら electricity industry Inca す る こ と が may と な り, membrane thickness variations の そ の field measuring を be applied す る prepare を whole え た. こ れ ら の be 験 technology の made ち げ と electric chemical エ 気 ッ チ ン の グ method have sharper sex を confirm で き た こ と か ら, adjustable に into research は ん で お り, in the future, others 々 な 3 d migration metal を す る カ ゴ の film を メ grid with い て extremely thin film property の review 価 を into め る.

项目成果

Electrochemical thinning of Co kagome-lattice layers in ferromagnetic Co3Sn2S2 thin films by bias-induced Co dissolution

• DOI: 10.1063/5.0134291
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: K. Fujiwara;J. Ikeda;S. Ito;A. Tsukazaki