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高分解能スピン分解光電子分光による金属超薄膜の電子状態の研究

Research Project

Project/Area Number 13J30002
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高山 あかり (2014)  東北大学, 特別研究員(PD)

髙山 あかり (2013)  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013 – 2015-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsスピン分解光雷子分光 / 表面ラシュバ効果 / トポロジカル絶縁体
Research Abstract

予てより建設・改良を進めてきたスピン分解光電子分光装置を用いて、強いスピン軌道相互作用を持つV族半金属(Bi, Sb)のラシュバ効果について研究を行った。Biは重元素であることから、強いスピン軌道相互作用によってエッジなどの1次元構造においてもラシュバ効果の発現が期待される。しかし、1次元の電子状態を観測することは非常に難しく、その電子構造は未解明であった。本研究では、Si (111)基板上にアイランド成長したBi薄膜において、エッジ構造に由来した1次元ラシュバ効果の観測に成功し、招待講演を含む学会発表を行った。また、表面バンドのスピン偏極率がバルクバンドから受ける影響にっいて明らかにするため、Biと同様なラシュバ効果をもつがバルクバンド形状の異なるsbについて、薄膜の作成とスピン分解ARPES測定を行った。本研究では、Bi/si薄膜の上にSbを蒸着して薄膜を作成する手法を新たに考案した。試料は、LEEDおよびARPESによる量子井戸間隔より、平坦な膜が作成できていることを確認した。両者の比較から、スピン偏極成分をもたないバルクバンドとスピン偏極した表面バンドの混成効果によって表面バンドのスピン偏極率が減少することを見出した。この結果は英国物理学会New Journal of Physicsにおけるラシュバ効果の特集記事に依頼論文として掲載が決定した。また、本研究では、トポロジカル絶縁体のワーピング効果と面直スピンの大きさの関係を議論するため、様々な系のトポロジカル絶縁体のスピン偏極率を測定し、実験と理論の比較を行った。その結果、歪んだフェルミ面をもつトポロジカル絶縁体で面直成分が観測され、歪みが大きくなるほど(ワーピング効果が強いほど)スピン偏極率の面直成分が大きくなることを実験的に確立した。この結果は、米国物理学会Physical Review Bに論文が掲載された。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(1 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Rashba effect in antimony and bismuth studied by spin-resolved. ARPES2014

    • Author(s)
      A. Takayama, et al.
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: (印刷中)(掲載確定) Issue: 5 Pages: 055004-055004

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/5/055004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between Fermi surface warping and out-of-plane spin polarization in topological insulators : A view from spin- and angle-resolved photoemission2014

    • Author(s)
      M. Nomura, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Issue: 4 Pages: 45134-1

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.045134

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Bi薄膜におけるエッジ構造のスピン分解ARPES2014

    • Author(s)
      高山あかり
    • Organizer
      日本物理学会(第69回年次大会)
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スピン軌道相互作用に起因したスピン偏極電子状態の高分解能ARPES2013

    • Author(s)
      高山あかり
    • Organizer
      第9回日本表面科学会放射光表面科学部会・Spring-8利用者懇談会顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高分解能ARPESによるBi/Si(111)表面の特異な電子状態2013

    • Author(s)
      高山あかり
    • Organizer
      日本物理学会(2013年秋季大会)
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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