2017 Fiscal Year Annual Research Report
微小マルチドメインを持つ新奇ラシュバ・トポロジカル物質のスピン電子状態の直接観測
| Project/Area Number |
16H02114
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
奥田 太一 広島大学, 放射光科学研究センター, 教授 (80313120)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | スピン分解光電子分光 / マルチチャンネル / レーザー光 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、レーザーを用いた微小ビームと新しい高効率スピン検出器を用いて、単一磁区に磁化できないハーフメタルなどの新奇磁性体や、表面が不均質で微小なドメインに相分離したトポロジカル絶縁体などの新奇物質群のスピン電子状態を観測しその物性を解明することを目的としている。
本研究課題遂行のためには(1)既存レーザー光を集光レンズなどにより微小ビーム化すること、(2)これまで開発してきた高効率低速電子回折型スピン検出器の多チャンネル測定化によるさらなる高効率化、の二点を実現する必要がある。特に(2)については従来シングルチャンネルでのみ可能であった電子スピン検出を多チャンネル化するため、通常の半球型電子分析器の出口に新たな電子レンズを導入し、光電子のエネルギーvs角度の二次元分布をスピン検出フィルターに照射し、反射した電子分布を再度二次元検出器で観測することのできる装置の開発を行うことが目標である。
前年度までに光電子アナライザーのアップデートとレーザー光の集光については目処が立っていた。そこでH29年度は、マルチチャンネルスピン検出器の開発を主に進めたが、前年度に行った電子レンズの軌道計算結果に基づいて実際のレンズ設計を開始したところ、設計上の問題が生じたため再度軌道計算を行った。この新規に行った軌道計算結果に基づき、電子レンズの設計と製作に着手した。また、電子レンズを駆動するための電源の製作、電子レンズを超高真空中に設置するための真空チャンバーの設計製作も行った。地磁気の影響によりレンズ内の電子軌道が擾乱されることを避けるために透磁率の高いミューメタルを用いてチャンバーの作製を行った。またスピン検出に必要な鉄薄膜ターゲットを作製するための蒸着装置、蒸着膜の評価装置（電子線回折装置）などを購入し整備した。さらに、測定チャンバーにマニピュレータを取り付け測定槽の整備も行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上述のように昨年度行った軌道計算結果を用いて実際の電子レンズの設計を行おうとしたところ、軌道計算で想定していた軌道半径では実機を作る際に装置に立体障害による問題が生じることが判明した。そのため改めて軌道計算を行い直す必要が生じた。この再計算に数ヶ月を要してしまったために実験計画がやや遅れている。当初はH29年度に電子レンズの製作を終える予定であったが、製作が30年度にずれ込んでしまった。そのためH29年度には代わりに電子レンズを駆動する電源類の整備、超高真空にするための真空チャンバーや、スピン検出のためのスピンフィルター（鉄薄膜）を作製するための装置の導入を先に行った。一方光源であるレーザーの安定性にも問題が見つかったが、新たな別のレーザー装置を他から転用するめどが立ったため、次年度はこの新レーザーを用いて開発を継続する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
上述のように現在、装置開発が当初の予定よりやや遅れているが、着実に前進はしており研究方針については変更はない。次年度前期には中核となる装置の製作が終了する予定で、後期からそれらを用いた実際の調整運転を行う予定である。既に我々と類似の装置を稼働させている中国科学院のグループと共同研究契約を結び入念に議論しながら進めており、装置が稼働することは間違いないと考えている。遅れを取り戻すために開発に従事する学生数を増やす予定である。
|
