Many-body effects in half-metals studied by bulk sensitive high-resolution spin-resolved photoemission spectroscopy
| Project/Area Number |
20H01853
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | ハーフメタル / 電子状態 / 多体相互作用 / スピン分解光電子分光 |
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| Outline of Research at the Start |
ハーフメタル強磁性体はフェルミ準位上の電子状態が一方のスピン状態にある電子のみからなる金属である。この特異な電子状態に起因して、通常の金属や強磁性体とは本質的に異なる多体電子状態の出現が理論的に予測されており、その実験的な検証が待たれている。本研究課題では、ハーフメタルの特異な多体電子状態の解明を目指して、バルク敏感・高分解能スピン分解光電子分光を主たる実験手法として、ハーフメタルおよびハーフメタル候補物質のスピン分解電子状態を実験的に明らかにすることを研究目的とする。固体物理学における多体効果の理解を深めるとともに、ハーフメタルを用いたデバイス開発および性能向上に指針を与える。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research project, with the aim of clarifying the peculiar many-body effects of half metals using high-resolution(HR) spin-resolved(SR) photoemission spectroscopic(PES).HR and SR angle-resolved photoemission spectroscopy(ARPES) experiments on high-quality CoS2 single crystals revealed that the electron correlation effect varies greatly depending on the spin state. From the correspondence with the theory, we concluded that the peculiar electronic structure of the half-metal is the main cause. From HR-ARPES experiments using vacuum ultraviolet light on CrO2 samples, we succeeded in observing the Fermi surface and a kink structure due to many-body interactions in the band dispersion.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ハーフメタルは完全偏極電子源としての応用が期待され、電子の電荷だけではなくスピンも利用した物性制御技術であるスピントロニクスの重要物質の一つと考えられています。しかしながら、その物性を左右する電子状態についてはまだよくわかっていない部分がありました。本研究から、電子の持つスピン状態に依存して電子間の相互作用の強さが大きく異なることが世界で初めて実験的に示されました。この結果は、物性物理学におけるハーフメタルの理解に貢献するとともに、スピントロニクスにおけるデバイス開発においてスピンに依存した電子相関効果を考慮することの重要性を示しています。
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Report
(4 results)
Research Products
(8 results)
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[Presentation] ハーフメタルLa0.7Sr0.3MnO3の高分解能スピン分解光電子分光2023
Author(s)
横谷尚睦, 片岡範行, 脇田高徳, 藤原弘和, 福島優斗, 川口海周, 田中宏明, 森亮, 原沢あゆみ, 近藤猛, 組頭広志, 村岡祐治
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会
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[Presentation] ハーフメタル候補物質CoS2における巨大スピン依存電子相関2022
Author(s)
藤原弘和, 寺嶋健成, 大槻純也, 竹森那由多, H. O. Jeschke, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 村岡祐治, 横谷尚睦
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] ハーフメタル候補物質CoS2のスピン分解電子構造2021
Author(s)
藤原弘和, 寺嶋健成, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 大槻純也, 竹森那由多, H.O. Jeschke, 村岡祐治, ○横谷尚睦
Organizer
日本物理学会第76回年次大会（2021年）
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[Presentation] Origins of Thermal Spin Depolarization in Half-Metallic Ferromagnet CrO22021
Author(s)
Hirokazu Fujiwara, Kensei Terashima, Masanori Sunagawa, Yuko Yano, Takanobu Nagayama, Tetsushi Fukura, Fumiya Yoshii, Yuka Matsuura, Makoto Ogata, ○Takanori Wakita, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Kenta Kuroda, Shik Shin, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Yuji Muraoka, Takayoshi Yokoya
Organizer
The 25th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
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Int'l Joint Research
