IV族二次元原子層を用いたディラック系熱電薄膜の創製

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本研究では、バックリングしたGe二次元層（ゲルマネン）を含有する層状物質薄膜を形成し、そのゲルマネン結晶構造を元素置換により変形させ、熱電性能を向上させることを目的としている。そのためには絶縁基板上へのゲルマネン含有薄膜の形成方法を確立する必要がある。今年度は、ゲルマネン含有層状物質としてEuGe2に着目し、Ge基板とInP基板上へのEuGe2薄膜形成に取り組んだ。Ge基板上にEuを供給することでエピタキシャルEuGe2薄膜を形成することに成功した。また、EuとGeの同時供給によるEuGe2薄膜形成法を新たに確立し、組成比を制御することでc軸格子定数を制御可能であることを見出した。この結果はEu層とゲルマネン層の層間距離が変化していることを意味しており、ゲルマネン構造が変化している可能性を示唆している。さらに、GeをZnで置換し、ゲルマネン構造の変形を狙った。その結果、ハニカム格子状のフラットなGeZn二次元原子層を含むEuGeZn相が形成されていることを確認した。この結果は、GeのZn置換によりバックリング高さを自在に制御できる可能性を示唆しており、今後EuGeZn薄膜の成長条件最適化とZn添加量の精密制御を行う予定である。InP基板上においては、GeとEuを同時に供給した場合、EuGe2が形成されないことが分かった。そこで、InP基板の上にGeを堆積した後にEuを供給する逐次蒸着法を用いることでEuGe2を形成することに成功した。今後、成長条件を最適化し、より高品質なEuGe2薄膜の形成に取り組む予定である。