2019 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 / 軌道角運動量 / 表面構造 / 放射光 / 共鳴光電子分光 |
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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。
これまでNiおよびCuのオージェ電子回折の円二色性についてのデータ解析を終え、前者はPhys. Rev. B誌に論文が掲載された。オージェ電子回折の前方収束ピークに大きな方位の二色性が観測された。ここから軌道磁気量子数を算出した。現在理論家との共同研究が進み、これをNiやCuの円二色性を軌道量子数ごとに分解し理論的に説明する研究の成果がまとまり国際学会での発表に繋がった。
分子研UVSORにて、新たに真空紫外光の光電子分光ビームラインにて光電子波数顕微鏡装置の立ち上げが順調に進んだ。また全天球光電子取り込み電場レンズを考案し、特許出願、論文執筆を行い、軟X線ビームラインにて実証研究を開始した。異動した分子研においても光電子回折の実験が可能になる環境を整備しつつある。
軌道磁気量子数計測法は共鳴光電子回折にて軌道を選択した価電子帯分散励起の手法開発に繋がってきている。これまで行ってきたグラファイトや酸化チタン表面の共鳴光電子分光の精密測定を行い、より精緻な解釈がつくようになった。グラファイト単結晶を用い、価電子帯共鳴光電子分光によるパイバンドの角度分布とC KLLオージェ電子回折の角度分布が異なる様子を解析し、それぞれ共鳴光電子（１空孔生成）と共鳴Auger電子（２空孔生成）過程に対応することを明らかにした。後者では通常の光電子とは異なり２電子の総運動量が保存される遷移過程を経ることを見出した。
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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
光電子回折の実験はSPring-8の軟X線ビームラインで主に行ってきたが、異動に伴い低エネルギーの放射光施設、UVSORでも研究が実施できる環境を進めてきた。新たに全天球取り込み電場レンズを考案し、光量の低い軟X線ビームラインでも効率よく測定ができる見通しが立ったのは大きな進展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
軟X線ビームラインにて光電子回折、真空紫外光ビームラインにて共鳴光電子分光を主体に、共鳴光電子回折での軌道磁気量子数計測法の応用展開を進めていく。理論研究との共同を進め、論文化にも力を注ぐ。
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