Cross-sectional research for opt-spintronics explored by time-, spin- and angle-resolved photoemission

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02683
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: Hiroshima University (2020-2021); The University of Tokyo (2019)
• Principal Investigator: Kuroda Kenta 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00774001)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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, グループリーダー (50447447)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ポンププローブ法 / 高次高調波 / 超高速 / 光電子分光 / スピン軌道相互作用

Outline of Final Research Achievements

We have constructed a time-, spin- and momentum-resolved photoemission spectroscopy (tr-SARPES) apparatus employing a high-repetition 1MHz extreme-ultraviolet (EUV) pulse with 10.7 eV of photon energy. This state-of-the-art tr-SARPES apparatus permits us to perform high-repetition pump-probe measurements and investigate higher-lying occupied band structures above Fermi energy, its spin information and even its electron/spin dynamics just after optical excitation. By using this apparatus, we have successfully performed spin-polarized band mapping on the topological Dirac surface state in Sb2Te3.

Free Research Field

表面物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年の光スピントロニクス発展に伴って，電子・スピンを分離したダイナミクス研究が盛んに行われている。しかしながら，ポンプ・プローブ法を組み合わせた光学効果などの測定に限られており，電子構造レベルまでミクロな視点で現象を明らかにするツールは無かった。本研究で実現した tr-SARPES はこの制限を打破する手法であり，物質に本質的に備わっている光スピン機能をミクロな視点で引き出すことが可能となった。