Fabrication of two-dimensional superconductors at the graphene/SiC interface by the intercalation technique

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本研究の目的は、二次元超伝導物質FeSeをグラフェン/SiC界面に安定的に作製する手法を確立することである。令和3年度ではFeSe作製の前段階として、Feインターカレーションによるグラフェン/SiC界面でのFe二次元膜作製を試みた。令和4年度では引き続きFeインターカレーションに着目するとともに、得られた試料をSe雰囲気中で加熱するための装置の開発にも注力した。Feインターカレーションの実験手順としては、SiC単結晶基板の表面に均質に作製した炭素原子層に対してFe蒸着を行い、高真空中で加熱した。蒸着膜厚と加熱温度をパラメータとして条件検討を行った結果、Feインターカレーションのための最適な実験条件が明らかとなってきた。得られた試料に対して透過型電子顕微鏡を用いて界面構造の直接観察を行った結果、実際にグラフェン/SiC界面でFeが二次元的に形成していることが確認された。今後はより詳細な条件検討を行い、さらに高品質かつ均質な試料の作製を目指す。このような試料では磁気異方性や電子構造の変調といった興味深い物性が発現する可能性があるため、物性評価にも集中的に取り組む予定である。また、次のステップとして、Feインターカレーションを施した試料をSe雰囲気中で加熱する実験を行う予定であるが、そのための装置開発も行った。予備実験の結果、試料の表面に対してSeを反応させられることが明らかとなった。今後はこの装置の改良を進め、本研究の最終目標であるFeSe作製に本格的に取り組む。