2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of functional ultra-thin film hybrid based on spin-resolved ARPES
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15H02105
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 隆 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00142919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 宇史 東北大学, 理学研究科, 教授 (10361065)
相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
中山 耕輔 東北大学, 理学研究科, 助教 (40583547)
菅原 克明 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (70547306)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光電子分光 / スピン分解 / トポロジカル絶縁体 / グラフェン / 高温超電導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は、薄膜ハイブリッドMBEシステムと３次元スピン分解光電子分光装置で構成する全システムのマッチング調整を行った。高輝度紫外光源の光学系の調整を進め、6 eVの真空紫外レーザー光を測定試料上で集光することに成功した。光電子イメージの歪みを補正するため、XYの2軸モーターを搭載した電子レンズを導入し、レンズパラメーターの調整を行った。また、より高品質な薄膜を作製するために、薄膜ハイブリッドMBEシステムのポンプを油回転ポンプから、非蒸発型ゲッターポンプやドライポンプに切り替え、作製チャンバー内の真空の質を向上させた。
これら装置の改良と並行して、以下の研究を行った。
三層グラフェンにおいて、2種類存在する積層パターン(ABA, ABC)の作り分けに世界で初めて成功した。ARPES測定により、ABA構造で質量ゼロのディラック電子状態がEF近傍に存在する一方で、自然界に僅かしか存在しないABC構造ではディラック伝状態が有限の質量をもつことを見出した。以上より、積層パターンにより電気特性の異なるグラフェンを作り分ける事が可能であると結論した。
トポロジカル絶縁体(Bi,Sb)2Se3において、Sb組成を0-80%と増やすに従いフェルミ準位が系統的に降下すること、また80%の高Sb組成においてもディラック電子状態が観測されることを見出した。これより、Se系のトポロジカル絶縁体薄膜においても、バルク絶縁領域を含む広い組成範囲でトポロジカル絶縁体相が実現していると結論した。
この他にも、新たなトポロジカル線ノード半金属CaAgAsの発見、FeSe高温超伝導体薄膜におけるディラック電子状態の観測、LaSbおよびCeSbの非トポロジカル層であることの確立、高温超伝導体とBiのヘテロ接合の作製と電子状態の観測などを行った。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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