JAIST,シリセンが凸凹な表面上で成長することを発見

北陸先端科学技術大学院大学(JAIST)は,原子レベルで平坦な表面上にしか成長しないと考えられていた二次元材料「シリセン」を凸凹な表面上にも成長させることに成功した(ニュースリリース)。

シリセンは原子一層分の厚みしかない,究極に薄いケイ素(Si)の二次元的な結晶。1994年に日本人研究者によってシリセンの安定な構造を理論的に研究した成果が発表された。

その後,炭素(C)の二次元結晶「グラフェン」に関する研究成果が2010年度のノーベル物理学賞を受賞するなど大きな注目を集め,そのSi版であるシリセンの研究が世界的に行なわれるようになった。最近になって,幾つかの単結晶の非常に平坦な表面を基板として実験的な合成に成功したとの報告があった。

JAISTの研究グループは,2012年にSiウェハー上のエピタキシャル二ホウ化ジルコニウム薄膜上にシリセンが自発的に形成されることを発見した。今回,その二ホウ化物薄膜の表面を加速したイオンにより凸凹にした上で,同じプロセスでシリセンが成長するか走査トンネル顕微鏡観察により確かめたところ,凹凸を乗り越えてシリセンが成長し,シートを形成していることが分かった。

この成果により,二ホウ化物表面上に形成されるシリセンが単なる単結晶表面に吸着したSi原子による再構成構造ではなく,Siベースの次世代デバイス材料となり得る,真の二次元材料であるということが明らかになったとしている。

研究グループは今回の成果によりシリセンが,大面積かつ究極に薄いケイ素系超薄膜材料として応用研究への展開が期待できるとしている。

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