| Project/Area Number |
19J21516
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中村 拓人 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 表面電子状態 / 光電子分光 / Rashba効果 |
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| Outline of Research at the Start |
空間反転対称性の破れた表面や界面において、電子状態のスピン・軌道偏極が生じ、スピンによるバンドの分裂が現れるRashba効果は、半導体表面などの非磁性体であってもスピン偏極状態を実現可能であることから、スピントロニクスなどへの応用が期待されている。一方、より低次元である(擬)一次元系においてスピン分裂状態を実現した場合、スピン偏極と低次元性の協奏効果によって、様々な魅力的な新奇物性の発現が予想されている。
本研究では、半導体表面上擬一次元鎖における巨大スピン偏極擬一次元電子状態を作製し、さらにそのフェルミ準位を制御することで、同系特有の新奇物性の直接観測やスピントロニクスへの応用を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、これまで申請者が発見した、化合物半導体基板上の一次元ビスマス原子鎖における巨大ラシュバ分裂バンドについて、金属化を行いスピン伝導に直接寄与させることを可能とし、さらには同系の新奇物性の解明を目指すものである。
本年度はIII V 族化合物半導体であるヒ化インジウム上ビスマスの擬一次元構造について、 可変偏光スピン角度分解光電子分光装置(laser-SARPES)および 、第一原理計算による理論計算の組み合わせによって 電子状態の解析を進めた。本物質は表面に2種類の非等価な Bi原子鎖を含む低対称原子構造を有しており、スピン分裂した電子状態の起源を探ることは、低次元系における基礎物理的視点からも大変興味深い。そこで、物質のバンド構造をエネルギー・波数・スピン偏極方向に加えて軌道対称性まで議論可能なlaser-SARPESに加えて、詳細な電子状態の起源まで抽出できる第一原理計算を用いることでその電子状態の詳細な描像を明らかにすることを目指した。
その結果、エネルギー・波数に応じて一次元鎖のスピンテクスチャーが三次元空間内で回転することが明らかになった。このようなスピンテクスチャーは単純なRashba型スピン軌道相互作用だけでは全く予想されないものであり、本対象物質において新たに発見した低次元特有の新奇物性である。
また、昨年度に達成したスピン偏極擬一次元金属のスピン伝導測定を行うために、スピン偏極表面を大気や他の物質から保護する材料の検討を行った。具体的な材料として有機分子フラーレンを選んだ。フラーレン吸着したBi擬一次元構造について角度分解光電子分光により電子状態を観測した結果、吸着によるバンドの変形は確認されず、フラーレンとの界面にスピン偏極バンドの存在を示唆する結果を得た。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Fermi level tuning of one-dimensional giant Rashba system on a semiconductor substrate: Bi/GaSb(110)-(2×1)2019
Author(s)
T. Nakamura, Y. Ohtsubo, N. Tokumasu, P. Le Fevre, F. Bertran, S. Ideta, K. Tanaka, K. Kuroda, K. Yaji, A. Harasawa, S. Shin, F. Komori , S. Kimura
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Journal Title
Physical Review Materials
Volume: 3
Issue: 12
Pages: 126001-126001
DOI
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Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 高次高調波レーザー時間角度分解光電子分光を用いたSmSの価数転移ダイナミクス2021
Author(s)
中村拓人, 渡邊浩, 鈴木剛, 任千慧, 劉珂成, 金井輝人, 板谷治郎, 辛埴, 岡﨑浩三, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] Bi/GaSb(110)-(2×1)表面におけるスピン偏極擬一次元金属の電子状態2020
Author(s)
中村 拓人, 大坪 嘉之, Patrick Le Fevre, Fransois Bertran, 黒田 健太, 矢治 光一郎, 原沢 あゆみ, 辛 埴, 小森 文夫, 木村 真一
Organizer
第80回応用物理学会秋季学術講演会,
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[Presentation] Spin polarized quasi-one-dimensional metallic surface electronic state of Bi/GaSb(110)-(2×1)2019
Author(s)
T. Nakamura, Y. Ohtsubo, N. Tokumasu, P. Le Fevre, F. Bertran, K. Kuroda, K.Yaji, A. Harasawa, S. Shin, F. Komori, S. Kimura
Organizer
The 40th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX19)
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Int'l Joint Research
