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スピン偏極水素原子散乱装置の開発とこれを利用した表面磁気構造の解明

Research Project

Project/Area Number 11J09249
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

武安 光太郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords表面 / 磁気構造 / 水素 / 分子線 / 多光子共鳴イオン化法 / 電子状態 / スピン / 表面物理
Research Abstract

本課題では, スピン偏極水素原子線源と測定系を開発し, 水素原子の散乱を利用した表面磁気構造の測定を行うことを目的としている. H25年度は, 前年度まで開発を進めてきた水素原子線源の開発をさらに進め, ~3x10^<15>㎝^<-2>s^<-1>の流量をもつ水素分子線, ~1x10^<14>㎝^<-2>s^<-1> の流量をもつ水素原子線を生成することに成功した. 現時点では散乱水素原子のスピン偏極度を精度良く測定することが困難だと予想されたため, 方針を切り替え, 水素分子線の散乱による原子核スピン転換を利用して磁気構造を測定することを試みた. 水素分子の核スピン同位体, オルソ水素分子・パラ水素分子間の遷移は気相ではほぼ禁制だが, 固体表面のスピンによって促進されることが分かっている. 散乱水素分子の原子核スピン状態を測定するために, 多光子共鳴イオン化法による測定系の立ち上げを行った. 試料として, 前年度までに酸素欠損による電子状態変化と吸着水素の荷電状態を調べたSrTiO_3(001)表面を用いた. SrTiO_3(001)表面では, TiO_2やZnO表面で議論されるように酸素欠損や吸着水素が局在スピンを持つ可能性があるが, 表面の常磁性相の検知が困難であることから明らかにされていなかった. 酸素欠損のない表面, 酸素欠損を表面に1x10^<13>㎝^<-2>程度含む表面を作成し, それぞれの上で散乱された水素分子の回転状態の測定を行った. その結果, 酸素欠損導入表面ではオルソ水素分子からパラ水素分子への遷移が酸素欠損のない表面と比較して1.9倍促進されることが分かった. 酸素分子を物理吸着させたAg(111)表面におけるオルソ・パラ転換の促進と比較・解析することで, 表面に1.7x10^<13>㎝^<-2>のボーア磁子が存在する可能性があることが分かった. 解析方法の確立により, 将来的に物質と磁性相を選ばない表面磁気構造の解析が可能になると考えている.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (22 results)

  • [Journal Article] Two charged states of hydrogen on the SrTiO_3 (001) surface2014

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. Fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 140 Pages: 84703-84703

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    • Author(s)
      K. Takeyasu, T. Sugimoto, K. Fukutani
    • Journal Title

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      Volume: 56 Pages: 457-460

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analytical Formula for Calculating Adsorption Density of States on Chamber Surfaces from Measured Pressure Change2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, T. Sugimoto, K. Fukutani
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 82 Pages: 114602-114602

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  • [Journal Article] Control of the surface electronic structure 01 SrTi03 (001) by aodulation of the density of oxygen vacancies2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. Fukada, M. Mat sumo to and K. Fukutani
    • Journal Title

      J. Phys.:Conoens. Mater (Fast track communication)

      Volume: 25 Issue: 16 Pages: 162202-162202

    • DOI

      10.1088/0953-8984/25/16/162202

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Analysis ol a pumpind curve 01 water wlth uie conversion equation from pressure to adsorption density of states2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, T. Sugimoto and K. Fukutani
    • Journal Title

      J. Vac. Soc. Jpn.

      Volume: (掲載確定)

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  • [Journal Article] Gas behavior in tne vacuum chamber with a single adsorption site on tne wall surface: Origin of the exponential pressure decay with the time2013

    • Author(s)
      T. Suglmo to, K. Takeyasu ana K. Fukutani
    • Journal Title

      J. Vac. Soc. Jpn.

      Volume: (掲載確定)

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    • Author(s)
      武安光太郎, 小倉正平, 福谷克之
    • Organizer
      水素量子アトミクス研究会
    • Place of Presentation
      茨城県 高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      2014-03-20
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      武安光太郎, 松本益明, 福谷克之
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      真空・表面科学合同講演会
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      茨城県 つくば国際会議場
    • Year and Date
      2013-11-28
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  • [Presentation] SrTiO_3 (001)表面での散乱における水素分子核スピン転換2013

    • Author(s)
      武安光太郎, 小倉正平, 福谷克之
    • Organizer
      真空・表面科学合同講演会
    • Place of Presentation
      茨城県 つくば国際会議場
    • Year and Date
      2013-11-26
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  • [Presentation] Rotational and Nuclear-Spin Transition of Hydrogen in Scattering on Electron-Density Controlled SrTiO_3 (001) Surfaces2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu S. Ogura, K. Fukutani
    • Organizer
      ACSIN-12 & ICSPM21
    • Place of Presentation
      茨城県 つくば国際会議場
    • Year and Date
      2013-11-06
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  • [Presentation] SrTiO_3 (001)表面におけるH^-の安定構造2013

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      武安光太郎, 深田啓介, 小倉正平, 松本益明, 福谷克之
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島県 徳島大学
    • Year and Date
      2013-09-28
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  • [Presentation] 水素原子・分子線と酸化物表面の相互作用2013

    • Author(s)
      武安光太郎, 小倉正平, 福谷克之
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島県 徳島大学
    • Year and Date
      2013-09-27
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  • [Presentation] Interaction of hydrogen with the SrTiO_3 (001) surface2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Organizer
      Gordon Research Conference : Dynamics at Surfaces
    • Place of Presentation
      Salve Regina University, RI, USA
    • Year and Date
      2013-08-12
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron-stimulated desorption of oxygen and its effect on the electronicstructure of the SrTiO_3 (001) surface2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Organizer
      Gordon Research Seminar : Dynamics at Surfaces
    • Place of Presentation
      Salve Regina University, RI, USA
    • Year and Date
      2013-08-10
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTiO_3, TiO_2表面の水素誘起電子状態変化2013

    • Author(s)
      武安光太郎, 深田啓介, 小倉正平, 松本益明, 福谷克之
    • Organizer
      東京大学生産技術研究所表面科学研究会
    • Place of Presentation
      東京都 東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2013-07-26
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Bipolar character of hydrogen on the SrTiO_3 (001) surface2013

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Organizer
      1st Hayashi conference
    • Place of Presentation
      神奈川県 湘南国際村
    • Year and Date
      2013-07-18
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTi03表面上の対照的な電子状態をもつ水素2013

    • Author(s)
      武安光太郎,深田啓介,小倉正平,松本益明,福谷克之
    • Organizer
      東京大学生産技術研究所表面科学研究会
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2013-01-25
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTi03表面における吸着水素の電子状態2012

    • Author(s)
      武安光太郎,深田啓介,小倉正平,松本益明,福谷克之
    • Organizer
      第32回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2012-11-21
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧力-吸着状態密度変換式による実排気曲線の解析2012

    • Author(s)
      武安光太郎,杉本敏樹,福谷克之
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学
    • Year and Date
      2012-11-15
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTi03表面における吸着水素の電子状態2012

    • Author(s)
      武安光太郎,深田啓介,小倉正平,松本益明,福谷克之
    • Organizer
      第3回真空・表面科学若手勉強会
    • Place of Presentation
      甲南大学
    • Year and Date
      2012-11-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTi03の欠陥変調表面における水素の吸着と電子状態変化2012

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      武安光太郎,深田啓介,小倉正平,松本益明,福谷克之
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Oxygen-vacantjy-induced electronic states on a SrTi03 surface and interaction with gas molecules2012

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. Fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Organizer
      the 29th European Conference on Surface Science(ECOSS-29)
    • Place of Presentation
      Edinburgh, UK
    • Year and Date
      2012-09-06
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  • [Presentation] SrTi03表面における酸素欠損・吸着水素の分布と電子状態変化2012

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      武安光太郎,深田啓介,小倉正平,・松本益明,福谷克之
    • Organizer
      超低速ミュオン顕微鏡第2回領域会議
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      北海道大学
    • Year and Date
      2012-08-30
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  • [Presentation] Oxygen vacancy Oil a SrTi03 surface induced by electron stimulated desorption and interaction with hydrogen2012

    • Author(s)
      K. Takeyasu, K. Fukada, S. Ogura, M. Matsumoto, K. Fukutani
    • Organizer
      The 13th International Conference on Desorpt ion and Dynamics Induced by Electronic Transitions (DIET-13)
    • Place of Presentation
      ratford-upon-Avon、UK
    • Year and Date
      2012-07-03
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  • [Presentation] 電子刺激脱離によるSrTiO3表面の酸素脱離と伝導層の形成2012

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      武安光太郎, 深田啓介, 福谷克之
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      物理学会年次大会
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      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct observation of adsorbed hydrogen and carrier modulation on SrTiO3 surface2011

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      K.Takeyasu, K.Fukada, S.Ogura, K.Fukutani
    • Organizer
      International Symposium on Surface Science 6
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      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2011-12-13
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  • [Presentation] 排気曲線による真空容器内壁の吸着状態密度の導出2011

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      武安光太郎, 杉本敏樹, 福谷克之
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      真空連合講演会
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      学習院大学
    • Year and Date
      2011-11-17
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  • [Presentation] O2,H2吸着によるSrTO3:Nb表面の状態密度変化と電気伝導度抑制2011

    • Author(s)
      武安光太郎, 福谷克之
    • Organizer
      物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
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      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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