| Project/Area Number |
24K17614
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
角田 一樹 広島大学, 放射光科学研究所, 特任准教授 (20882369)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ホイスラー合金 / ワイル磁性体 / 角度分解光電子分光 / スピン分解光電子分光 / スピン・角度分解光電子分光 / ホイスラレン / 分子線エピタキシー / マグネトロンスパッタリング |
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| Outline of Research at the Start |
ホイスラー合金は、構成元素の組み合わせにより多彩な性質を示す機能性材料である。本研究では、三次元ホイスラー合金を極限まで薄くした二次元ホイスラレンを新たに創生し、低次元化による新奇物性の開拓および物理特性の増強を試みる。特に、ホイスラレンのトポロジカル物性に着目し、膜厚に依存したフェルミ準位近傍の微細電子構造を高分解能スピン・角度分解光電子分光によって実験的に解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ホイスラー合金薄膜を分子線エピタキシー法やマグネトロンスパッタリング法によって作製し、トポロジカルに非自明な電子構造の膜厚依存性を高分解能スピン分解ARPESによって実験的に解明することを目的としている。
2024年度はまず、分子線エピタキシー法による薄膜試料作製のための環境整備を行った。広島大学放射光科学研究所に新たに超高真空試料準備槽を立ち上げ、既存のRHEEDやアニール機構、電子ビームタイプの蒸着源、本研究費で購入したK-cellタイプの蒸着源を導入した。また、実験により得られた電子構造と比較を行うためワークステーションを新規導入し、第一原理計算を行う環境も整備した。しかし、RHEEDスクリーンや放射温度計など成膜時に必要となる物品の納入に予想以上に時間を要したため、分子線エピタキシー法による成膜はまだ行えていない。そのため2024年度は、物質・材料研究機構でマグネトロンスパッタリング法によって成膜したホイスラー合金薄膜の電子構造を主に研究した。具体的には、1-2 nm程度のAlキャップを施したワイル磁性体Co2MnGa薄膜（30 nm）を大気輸送し、真空中でデフォーカスArイオンビームによるミリングとアニールを行うことで、試料の組成比を崩すことなく酸化したAlキャップを取り除くことに成功した。また、この表面清浄化の手法を成膜時の温度が異なるCo2MnGa薄膜に適用することで、合金規則度が電子構造に与える影響を高分解能ARPESによって実験的に明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一部の物品の納入が予想以上に長くなったため分子線エピタキシー法による成膜環境の整備が当初の予定よりもやや遅れている。しかし、マグネトロンスパッタリング法によって成膜した試料については、予想以上の成果が得られているため「おおむね順調に進展している。」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は、分子線エピタキシー法による極薄ホイスラー合金薄膜（ホイスラレン）の作成に挑戦し、放射光やレーザーを用いたスピン分解ARPESによって電子構造の評価を行う。また、マグネトロンスパッタリング法によって成膜した試料（膜厚数十nm）については、ミリングによって膜厚を徐々に減らしながらARPES測定を試みる予定である。
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