2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Orbital Magnetic Quantum Number Measurement Method and Application to the Investigation of Low-dimensional Electronic Properties
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17H02911
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
松井 文彦 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 主任研究員 (60324977)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光電子回折 / 光電子分光 / 表面原子構造 / 軌道磁気量子数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、光電子回折法をベースにした独自の軌道磁気量子数計測法の開発と測定装置の整備、様々な材料の表面を舞台にした低次元電子物性研究への適応を目的とする。軌道磁気量子数は局所的な電子運動の対称性と結びつき、様々な電子物性の発現と密接な関係にある。しかし、こうした物性発現の鍵となる軌道磁気量子数を計測する手段がこれまでなかった。
2017年度は光触媒TiO2を舞台に光電子回折のデータ解析を終え、ルチル型表面の場合の含硫黄分子表面処理による欠陥準位のパッシベーションに関する論文をまとめた。オージェ電子収量X線吸収分光測定にて伝導帯のTi部分状態密度を詳細に観察した研究である。ルチル・アナターゼ表面の共鳴光電子分光についても指導した学生の博士論文として結実した。こちらは逆にオージェ電子回折を駆使し、欠陥準位の正体である局在的なTi 3d電子の軌道磁気量子数を明らかにした研究で、引き続き論文化作業を行っている。
開発中の分析器についてはハワイで開催された国際学会ALC（International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘17）でその性能や原理などを発表した。
嫌気性試料の取り扱いを行うために独自のグローブボックスを2017年度に導入する予定であったが、設計上のミスが見つかり、その問題解決のために該当予算の繰越を申請し、認めていただいた。2018年度に無事新設計のグローブボックスが完成し、大気暴露なしに他施設で作製した試料を真空分析槽に導入し測定に成功した。
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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
任期の関係で奈良先端大で主宰していた研究室を2017年度いっぱいで終了した。当該年度は2人の博士号取得、2人の修士号取得の学生を輩出した。うち１人の修士学生が奈良先端大での優秀学生賞受賞者となったが、皆本課題に関わる研究に携わった成果である。
嫌気性試料の取り扱いを行うために独自のグローブボックスを2017年度に導入する予定であったが、設計上のミスが見つかり、その問題解決のために該当予算の繰越を申請し、認めていただいた。2018年度に分子科学研究所に異動となり、研究室を再立ち上げしつつ、無事新設計のグローブボックスが完成し、大気暴露なしに他施設で作製した試料を真空分析槽に導入し測定に成功した。
なお表面科学誌に掲載された解説記事「軌道磁気量子数計測：現象の理解と応用」はEditor's Choiceに採択された。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度より分子科学研究所極端紫外光研究施設に主任研究員として移動した。これまでSPring-8やスイス放射光施設に出張し光電子回折の実験を行っていたが、職場が放射光施設となり、比較的ふんだんに真空紫外から軟Ｘ線を用いることができるようになった。これまで遷移金属のL殻吸収端のオージェ電子に関する研究に集中していたが、価電子帯励起及び軽元素のＫ殻吸収端の共鳴光電子分光測定ができるようになる。価電子帯分散の詳細な情報と併せて本軌道磁気量子数計測の研究を深化させる。
グローブボックスが完成したことで取り扱い試料の幅も広がる。放射光利用が継続的になることで測定環境もグローブボックスが接続できるような工夫を行う予定である。
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[Journal Article] Surface science at the PEARL beamline of the Swiss Light Source2017
Author(s)
Muntwiler Matthias、Zhang Jun、Stania Roland、Matsui Fumihiko、Oberta Peter、Flechsig Uwe、Patthey Luc、Quitmann Christoph、Glatzel Thilo、Widmer Roland、Meyer Ernst、Jung Thomas A.、Aebi Philipp、Fasel Roman、Greber Thomas
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Journal Title
Journal of Synchrotron Radiation
Volume: 24
Pages: 354～366
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] PESCATORA: Projector for ESCA to Real Space Analysis2017
Author(s)
Fumihiko Matsui , Hiroshi Ota, Yoshiki Fujita, Takuya Shimano, Yoshinori Yoshida, Daisuke Take, Kenji Sugita, Yoshiki Oyama, Takuya Kishimoto, Hiroaki Nishikawa, Hiroyuki Matsuda
Organizer
ALC'17(International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials Devices '17)
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