モアレ構造中の光励起された電子ダイナミクスに関する分光学的研究

莫尔结构中光激发电子动力学的光谱研究

• 批准号: 22H01960
• 负责人: 荒船 竜一
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01960/
• 关键词: モアレ構造; レーザー光電子分光; 走査トンネル分光; エムベッディッド・ グリーン関数法; 表面超構造; 電子ダイナミクス; 表面; 光励起電子; 二光子光電子分光

異なる周期をもつ2次元系を重ね合わせたとき、元来の系が持つ格子間隔より長周期のモアレ構造が生じる。電子はそれぞれの２次元系で動いていた状態とは異なり、長周期構造によって導入されるモアレ・ポテンシャルに束縛され、バンド構造が変調される。その結果、光励起電子のダイナミクスやエキシトン形成など系の光学特性が変わると期待される。運動量空間における価電子・伝導帯両方の電子特性と、実空間におけるモアレ・ポテンシャル分布の相関は、モアレ構造とその光学特性の関係を理解する上で重要である。本研究は二光子光電子分光と走査型トンネル顕微鏡、実験と直接比較できる半無限固体表面の密度汎関数計算による理論解析を駆使して、電子バンド構造と光励起電子の緩和過程、およびモアレ・ポテンシャルの空間分布を調べる。これらの関係を明らかにすることによって、モアレ構造を用いた光学特性の定量的なチューニングに必要な指導原理が与えられる。今年度は、表面系としてXe/Ir(001)について二光子光電子分光を行い解析した。通常のスパッタリング・アニーリングサイクルではIr(001)-(5x1)となることが知られている。この表面にXeを蒸着して仕事関数を下げ、鏡像準位の観測に成功した。(5x1)表面では、バンド・ギャップが観測された。このIr(001)-(5x1)に水素処理、酸素処理を行うことによってIr(001)-(1x1)となる。あわせてXe/Ir(001)-(1x1)についても二光子光電子スペクトルを測定し、このエネルギーギャップが消失することを発見した。この結果は超構造に由来するポテンシャルの変化に起因した電子ダイナミクスの変化によると解釈でき、解析を進めている。

当不同周期的二维系统叠加时，就会产生周期比原系统晶格间距长的莫尔结构。与电子在各自的二维系统中运动的状态不同，电子被长周期结构引入的莫尔势束缚，并且能带结构被调制。因此，系统的光学特性，例如光激发电子和激子形成的动力学，预计会发生变化。动量空间中价带和导带的电子特性与真实空间中莫尔势分布之间的相关性对于理解莫尔结构与其光学特性之间的关系非常重要。本研究利用双光子光电子能谱、扫描隧道显微镜以及可直接与实验进行比较的半无限固体表面密度泛函计算的理论分析，研究电子能带结构、光激发电子的弛豫过程以及检查莫尔条纹的空间分布。澄清这些关系将为使用莫尔结构定量调节光学特性提供必要的指导原则。今年，我们进行了双光子光电子能谱分析，并分析了 Xe/Ir(001) 作为表面系统。众所周知，正常的溅射/退火循环会产生 Ir(001)-(5x1)。通过在该表面沉积Xe来降低功函数，我们成功地观察到了镜像水平。在 (5x1) 表面上观察到带隙。通过对该Ir(001)-(5×1)进行氢处理和氧处理而获得Ir(001)-(1×1)。我们还测量了Xe/Ir(001)-(1x1)的双光子光电子能谱，发现这个能隙消失了。这个结果可以解释为由上层建筑产生的电势变化引起的电子动力学变化，我们目前正在对其进行分析。

项目成果

Tip-Mediated Bandgap Tuning for Monolayer Transition Metal Dichalcogenides

• DOI: 10.1021/acsnano.2c05841
• 发表时间: 2022-08-29
• 期刊: ACS NANO
• 影响因子: 17.1
• 作者: Lin，Meng-Kai;Chen，Guan-Hao;Lin，Chun-Liang
• 通讯作者: Lin，Chun-Liang

Anomalous dewetting growth of Si on Ag(111)

• DOI: 10.1039/d2nr03409c
• 发表时间: 2022-09-16
• 期刊: NANOSCALE
• 影响因子: 6.7
• 作者: Kawakami, Naoya;Arafune, Ryuichi;Lin, Chun-Liang
• 通讯作者: Lin, Chun-Liang

Noncentrosymmetric characteristics of defects on WTe2

WTe2 缺陷的非中心对称特征

• DOI: 10.1103/physrevb.106.075428
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Chen Wan-Hsin;Kawakami Naoya;Lin Jhe-Jhih;Huang Hsiang-I;Arafune Ryuichi;Takagi Noriaki;Lin Chun-Liang
• 通讯作者: Lin Chun-Liang

National Yang Ming Chiao Tung University(その他の国・地域 台湾)

国立阳明交通大学（台湾其他国家/地区）

Large difference of doping behavior of tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8- tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ) on field effect transistor with channel of atomic layer MoS2

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.151252
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Applied Surface Science
• 影响因子: 6.7
• 作者: Hiroki Waizumi;Muhammad Shamim Al Mamun;T. Takaoka;Md Iftekharul Alam;Yudai Tanaka;A. Ando;Zhipeng Wang;R. Arafune;T. Komeda