2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of spin and atomic arrangement of surfaces by electron spin-polarized ion scattering
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19K12633
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
鈴木 拓 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (60354354)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スピン / 表面 / イオン散乱 / スピン軌道相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体表面でのヘリウムイオン散乱におけるスピン軌道相互作用（SOC）に関して、詳細に調査した。具体的には、SOCと標的の固体効果との関係を解明する目的で、多結晶銀基板、多結晶銅基板、HOPG基板の上にAuナノ粒子を成長させ、そのナノ粒子のサイズとイオン散乱におけるスピン非対称性との関係を系統的に調べた。その結果、スピン非対称性はいずれにおいてもAuナノ粒子のサイズに依存しないことが明らかとなった。すなわち、ヘリウムイオン散乱のスピン依存性は、基本的には標的原子との2体衝突で説明され、固体の効果は関与しないことが見出された。このことは散乱において形成される中間状態は、標的の内殻によって規定されることを示唆している。さらにAu(111)単結晶基板を用いてスピン偏極イオン散乱分光の入射角度分解測定を行った。この角度分解測定からは、シャドーコーンの形状がスピンに依存しないことが明らかとなった。このようにヘリウムイオン散乱におけるSOCの効果が解明されたので、スピン偏極イオン散乱分光を用いたGe/Fe(100)界面構造とスピン分極の解析に研究を展開した。その結果、633KにおいてFe基板へのGeの取り込みが観測された。一方、この界面反応は室温では観測されなかった。このような界面反応の結果、Feの表面には長周期構造が形成され、その原子配列に関する構造解析を行った。その結果、単層のGeレイヤーが最表面に存続することを突き止めた。この単層Geレイヤーのスピン分極に関してスピン偏極イオン散乱による解析を行った結果、このGeレイヤーが脱分極層として機能していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究の主目的であるスピン軌道相互作用（SOC）における標的の固体効果と、シャドーコーンとスピンとの関係に関する調査を終えた。その結果、SOCは、基本的にはヘリウムイオンと標的原子との2体衝突で説明できることを明らかにした。このように本研究の主目的であるSOCの解明を終え、スピンと界面構造の関係に関する複合分析へ展開している。さらにこの複合分析においては、Ge/Fe(100)界面での反応やそれに伴う長周期構造、脱偏極層の形成等の新たな知見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の成果として、スピン軌道相互作用（SOC）では固体の効果は無視できるので、スピン分極と表面構造との関係の調査にはスピン偏極イオンビームを、また表面構造解析には無偏極イオンビームを用いればよいとの指針を得た。この指針に基づき、（スピン偏極）イオンビームによる表面複合分析を進める。
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| Causes of Carryover |
当初は設備備品として新たに光ファイバー増幅器を購入する予定であったが、研究の進展に伴い、本研究の後半における表面構造解析を拡充する予定となったため、この光ファイバー増幅器の新規購入を取りやめ、その代わりに既存の光ファイバー増幅器を修理して継続使用することとした。したがって、次年度使用額は表面構造解析の拡充に関係する装置開発に使用する予定である。
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[Presentation] Surface modification of ZnO by ion implantation of Bi, Eu, and Sn followed by annealing for enhancing gas sensing properties.2019
Author(s)
中村 穂, ADACHI, Yutaka, SAITO, Noriko, SAKAGUCHI, Isao, 藤本 憲次郎, 相見晃久, SUZUKI, Taku
Organizer
23rd international workshop on inelastic ion-surface collisions
Int'l Joint Research
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[Presentation] Crystal plane-dependent ethanol sensing properties of single crystalline ZnO and their modification by Bi, Eu, and Sn ion implantation.2019
Author(s)
中村 穂, ADACHI, Yutaka, SAITO, Noriko, SAKAGUCHI, Isao, 藤本 憲次郎, 相見晃久, SUZUKI, Taku.
Organizer
STAC-11
Int'l Joint Research
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[Presentation] Oxygen diffusion in BaTiO3 ceramics doped with Ho2O3.2019
Author(s)
SAKAGUCHI, Isao, 渡邉 賢, SAITO, Noriko, SUZUKI, Taku, ADACHI, Yutaka, OHASHI, Naoki.
Organizer
STAC-11
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