構造緩和現象による1層グラフェン2次元モアレ超格子の作製と物性探索

令和4年度は6R3buffer層上ツイスト転写グラフェンを作製し、構造・電子状態の観察をおこなった。計画ではサンプルの作製及びラマン分光分析、LEED、SPA-LEEDを用いた歪み量の評価を行う予定であり、これらは達成された。ラマン分光分析からはマクロな歪み量が評価され、通常の熱分解法により作製される6R3buffer層上グラフェン（非ツイスト）と比較して歪み量が少ないことが確認された。LEED測定によりグラフェンは6R3buffer層に対して2度相互回転（ツイスト）していることが確認された。ラマン分光分析、LEED測定ができる程度の大面積なサンプルを作製できたことから、計画では令和5年度に行う予定だった東大物性研のARPESにて電子状態の観察を行った。その結果、グラフェンのディラックコーンにはTBGで見られたレプリカバンドやディラックコーンの変調は見られなかった。6R3buffer層は面直方向の構造の揺らぎが大きいことが知られており、TBGの場合と異なり転写グラフェンが十分に密着せず、当初予想していた構造・電子状態の意義ある変調が見られなかったものと考えられる。この結果から、当該の方法では目的のグラフェン2次元モアレ歪み超格子を得られないと判断し、異なる方法でグラフェンに周期歪みを導入することを目指した。グラフェンが1次元周期リップル構造を持つと歪みが1次元的に導入され、擬磁場によりフラットバンドが形成することが計算により予測されている。これは当初の課題と同様、量子多体効果の新しい場となる可能性がある。そこで、4H-SiCのm面が1次元的な1 nm周期の凹凸構造を持っていることに着目し、この上にグラフェンを転写することでグラフェンの1次元周期リップル構造化を目指した。

令和4年度は6R3buffer層上ツイスト転写グラフェンを作製し、構造・電子状態の観察をおこなった。計画ではサンプルの作製及びラマン分光分析、LEED、SPA-LEEDを用いた歪み量の評価を行う予定であり、これらは達成された。ラマン分光分析からはマクロな歪み量が評価され、通常の熱分解法により作製される6R3buffer層上グラフェン（非ツイスト）と比較して歪み量が少ないことが確認された。LEED測定によりグラフェンは6R3buffer層に対して2度相互回転（ツイスト）していることが確認された。ラマン分光分析、LEED測定ができる程度の大面積なサンプルを作製できたことから、計画では令和5年度に行う予定だった東大物性研のARPESにて電子状態の観察を行った。その結果、グラフェンのディラックコーンにはTBGで見られたレプリカバンドやディラックコーンの変調は見られなかった。6R3buffer層は面直方向の構造の揺らぎが大きいことが知られており、TBGの場合と異なり転写グラフェンが十分に密着せず、当初予想していた構造・電子状態の意義ある変調が見られなかったものと考えられる。この結果から、当該の方法では目的のグラフェン2次元モアレ歪み超格子を得られないと判断し、異なる方法でグラフェンに周期歪みを導入することを目指した。グラフェンが1次元周期リップル構造を持つと歪みが1次元的に導入され、擬磁場によりフラットバンドが形成することが計算により予測されている。これは当初の課題と同様、量子多体効果の新しい場となる可能性がある。そこで、4H-SiCのm面が1次元的な1 nm周期の凹凸構造を持っていることに着目し、この上にグラフェンを転写することでグラフェンの1次元周期リップル構造化を目指した。