Attractive Features of Silicene as a Surface Science: Experimental and Theoretical Perspectives and Future Problems

Abstract

We review the recent progress of the study of silicene, which is a honeycomb structure of silicon atoms. Silicene shares many similar properties with graphene but has some extra exciting properties since it is a topological insulator due to its spin-orbit interactions. Silicene has so far been synthesized only on a substrate. The synthesis and the measuring physical properties of silicene are interesting playgrounds of the surface science. 1．は じ め に シリセン（silicene）という物質が基板上に合成され， 大変興味を持たれている。これはシリコンがハニカム格 子状に整列した物質である。炭素がハニカム状に整列し た物質がグラフェン（graphene）なので，シリコンでで きたグラフェンと考えることもできる。この類似性から シリセンはグラフェンと多くの共通性を持っている。実 際，低エネルギー励起はディラック理論で記述される。 その構造は平坦な構造を持っているグラフェンとは違 い，座屈（buckle）している（Fig. 1 参照） 。シリセンは 比較的大きなスピン軌道相互作用を持つため，グラフェ ンにはないトポロジカル物性を持っている。このため， グラフェンとトポロジカル絶縁体という最近の物性の合 流点に位置し，豊富な物理が期待できる物質である。ま た，シリコンでできていることから，従来のシリコン・ デバイスとも相性が良いことが期待される。将来的には シリセンを用いたトポロジカル・デバイスが実現する日 がくるかもしれない。 シリセンの研究に関しては理論実験ともに日本が先行 している。シリコン・デバイスなどの実績も豊富なの で，今後とも，日本でシリセン研究をリードし続けられ ると良い。 シリセンに関しては既に解説記事があるので，そちら も参照されたい 1, 2) 。文献 1) は著者自身によってシリセン Fig. 1. (color online). Illustrations of (a1) graphene and (b1) silicene. Band structures of (a2) graphene and (b2) silicene.