2020 Fiscal Year Annual Research Report
STM and SARPES study of the surface states on highly-correlated topological crystals
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18H01146
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小森 文夫 東京大学, 物性研究所, 教授 (60170388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮町 俊生 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (10437361)
矢治 光一郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (50447447)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 表面状態 / トポロジカル近藤絶縁体 / スピン偏極 / ツイスト２層グラフェン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強いスピン軌道相互作用がある物質表面における軌道運動量に依存した特異なスピン構造の研究の発展として、強い電子相関のある系においても、スピンと運動量が結合した電子状態の研究が行われつつある。本研究では、電子相関が関与する物質単結晶表面を、表面科学手法を用いて原子レベルで清浄化・平坦化し、準粒子干渉測定（A班)とスピン角度分解光電子分光(B班)とを主な研究手法として、そのスピン偏極表面ん電子構造を解明することを目的とする。
A班は、トポロジカル近藤絶縁体候補のSmB6とYbB12単結晶表面を開発した手法で清浄化し、その局所構造依存トンネル分光(STS)および準粒子干渉測定を行った。その結果、SmB6では表面状態の存在を示す電子エネルギーに依存した干渉パターンが観測された。一方、YbB12では電子散乱が弱く電子エネルギーに依存した干渉パターンが観測できなかったものの、局所電子状態密度の表面構造依存性が観測された。現在、この結果を解析中である。また、SmB6表面にコバルト単原子を蒸着したところ、原子の周囲の局所状態密度が清浄面のものとは異なっており、コバルト原子によってトポロジカル電子状態が変化したと解釈した。そして、既設極低温STMの改造を行った。
B班は、11eVレーザー光システムを用いたスピン角度分解光電子分光（SARPES）測定装置を完成しトポロジカル絶縁体のスピン偏極バンド構造を20meVの分解能で測定した。また、時間分解SARPESの開発も行い、時間分解能2psecでトポロジカル絶縁体非占有表面状態の寿命を調べた。軌道放射光を用いたARPES測定では層間相互作用の強いツイスト２層グラフェンの電子状態を精密に調べ、ツイスト角度に依存したフラットバンド領域の変化を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Electronic structure of 3o-twisted bilayer graphene on 4H-SiC(0001)2021
Author(s)
Takushi Iimori, Anton Visikovskiy, Hitoshi Imamura, Toshio Miyamachi, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kazuhiko Mase, Kan Nakatsuji, Satoru Tanaka, and Fumio Komori
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Journal Title
Physical Review Materials
Volume: 5
Pages: 1-6
Peer Reviewed
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[Presentation] 10.7 eV レーザーによるトポロジカル表面状態の偏光依存スピン分解 ARPES2021
Author(s)
川口海周, 黒田健太, Zhigang Zhao, 谷俊太郎, 原沢あゆみ, 矢治光一郎, 野口亮, 藤澤正美, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会
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[Presentation] Si(111)√3×√3-(Bi,In)表面の電子状態2021
Author(s)
勝俣錬, 中村玲雄, 金野達, 木村彰博, 大内拓実, 永友慶, 田中和也, 下川裕理, 小澤健一, 間瀬一彦, 小森文夫, 飯盛拓嗣, 平山博之, 中辻寛
Organizer
日本物理学会
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