セリウムシリコン薄膜単結晶成長と高分解能角度分解光電子分光によるバンド分散の研究

利用硅硅薄膜单晶生长和高分辨率角分辨光电子能谱研究能带色散

基本信息

批准号：
15740186
负责人：
三村功次郎
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、CeSi薄膜単結晶を成長し、in situでの温度可変角度分解光電子分光実験からバンド構造を明確にすることで、CeSiがもつ正弦波変調磁気構造の起源を明らかにすることにある。角度分解光電子分光実験に必要となる薄膜単結晶試料の成長においては、結晶方位を決定することと共に、蒸着源からの蒸発量や、基板温度の正確な制御が重要な要素となる。これまで基盤の清浄化、蒸着源の整備を行ってきたが、本年度はクリーニングを行ったSi(111)基板上にCeを蒸着し、Si中にCeを拡散させることでCeSiの薄膜単結晶の育成を試みた。Ceの蒸着レートおよびSi基板温度を変化させながら最適育成パラメータの洗い出しに努めたが、Ce:Si=1:1の薄膜育成は困難を極めた。一方で、Ce:Si=1:2のCeSi_2を育成することが出来た。この試料のCe3dXPSスペクトルをin situで測定したところ、近藤効果を示すCe化合物に典型的な4f^2終状態による構造が明瞭に観測された。また既存のCeSiバルク試料に対して実施したCe4d-4f共鳴光電子分光実験からCe4f電子状態の温度依存性に関する情報を得た。フェルミ準位近傍の4f状態の詳細な解析から、CeSiの共鳴光電子スペクトルの温度依存性は、RKKY相互作用と近藤効果の競合により生じるものであることを明らかとした。さらに、ごく最近発見されたEu化合物EuSnP(ネール温度T_N=21K)の角度分解光電子分光実験へと研究を発展させた。EuSnPはNbCrN型の単純正方晶であり、c-軸方向に積層した2枚のEuPシートがコルゲート状のSnシートによって隔てられた特徴を持つ。測定はT_N以下の10Kで行った。得られたフェルミ面マッピングより、層状の結晶構造を反映した開いたフェルミ面が観測された。この結果は、単結晶試料を得ることがこれまで困難であったEu化合物においては画期的なことであると考えている。

这项研究的目的是通过生长CESI的单晶体来阐明CESI的正弦调制磁性结构的起源，并从可变温度分辨的光电子光谱实验实验中阐明带状结构。在薄膜的单晶样品的生长中，这是角度分辨光电光谱实验所需的，确定晶体方向以及准确控制沉积源和底物温度的蒸发量很重要。到目前为止，我们一直在清洁底物并准备沉积源，但是今年我们试图通过将CE沉积在清洁的SI（111）基板上并扩散到SI中来生长CESI的薄膜单晶。尽管我们试图在更改CE的沉积速率和Si底物的温度时识别最佳生长参数，但与CE开发薄膜非常困难：Si = 1：1。另一方面，我们能够使用CE开发CESI_2：Si = 1：2。当原位测量该样品的CE3DXPS光谱时，明确观察到了4f^2最终状态的结构，即表现出近藤效应的Ce化合物的典型特征。此外，从CE4D-4F谐振光电子光谱实验中获得了CE4F电子状态温度依赖性的信息。对费米水平附近的4F状态的详细分析表明，CESI的共振光电谱的温度依赖性是由Rkky相互作用与近托效应之间的竞争引起的。此外，该研究已发展为最近发现的欧盟化合物EUSNP（NEHL温度T_N = 21K）的角度分辨光电子光谱实验。 EUSNP是一种简单的NBCRN型四方晶体，其特征是将两个堆叠在C轴上的EUP纸通过瓦楞纸板隔开。测量在T_N以下的10K下进行。获得的费米表面映射显示出观察到反映分层晶体结构的开放式费米表面。该结果被认为是欧盟化合物的开创性事件，以前很难获得单晶样品。