2021 Fiscal Year Annual Research Report
顕微角度分解光電子分光で解明する極限トポロジカルエッジ状態
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21H04439
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
近藤 猛 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40613310)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹川 崇男 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (30332597)
平山 元昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (70761005)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 光電子分光 / レーザー / トポロジカル物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル物性物理学は、物質の持つ様々な対称性に基づく概念を出発点として、近年の実験的実証による後押しにより花開いた学問である。ディラック粒子、 ワイル粒子、マヨラナ粒子といった素粒子分野の研究対象であった粒子が固体内で観測し得ることから、固体物理を飛び越えた幅広い分野における科学者の注目を集めている。また、 スピントロニクスにトポロジカル物性を活用しようとの気運から、トポロジカル物性物理学は、基礎学問の枠を超えて展開する現在もっとも活気ある研究分野の一つである。トポロジカル状態は応用利用への期待も大きいため、解明できるか否かが今後の物性物理学の発展を左右する。しかし、そのブレークスルーと成り得る直接バンド観察は極めてチャレンジングである。それを克服するため連続波発振レーザーを導入し、それと組み合わせた光電子分光装置のエネルギー・運動量分解能を確かめた。連続波発振レーザーはスペースチャージ効果を無くすことができるため、集光しつつも高分解能測定を可能とする。またレーザー性能だけでなく、試料周りの電位安定性が測定分解能を左右する。蒸着Auを用いた分解能評価を繰り返すことで目的を達成した。通常絶縁体、弱いトポロジカル絶縁体、高次トポロジカル物質など、様々な物質のトポロジカル絶縁体の測定を行った。鉄系超伝導結晶の表面新規スピン偏極状態、磁気スキルミオン物質の電子構造の研究なども進め進展があった。
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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
新規レーザーの導入を行ない、連続波発振レーザーならではの超高分解能測定が可能となった。連続波発振レーザーはスペースチャージ効果を無くすことができるため、集光しつつも高分解能測定を可能とする。またレーザー性能だけでなく、試料周りの電位安定性が測定分解能を左右する。蒸着Auを用いた分解能評価を繰り返すことで目的を達成した。並行して、鉄系超伝導のスピン偏極状態や、磁気スキルミオン物質の電子構造の解明など、本研究の目的達成に向けた装置開発および実験が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
高次トポロジカル候補物質に於けるヒンジ電子構造の解明や、極低温で可能となるトポロジカル超伝導体のエッジ状態観測を行う。これらのトポロジカル相で発生するスピン流のパスは、結晶表面の構造的差異で変化し、理論的にも不確定性があるため、その解明には顕微分光による選別観察が求められる。また、顕微分光測定の強みを活かして、ファンデルワールス結晶の剥離試料や、トポロジカル薄膜を組み込んだ材料で発現が期待される新規のトポロジカル相を開拓する。近藤(代表)が装置開発及びARPES測定を行う。笹川(分担者)が有力候補物質の純良大型単結晶試料や薄膜試料の作成を行い、それらの検証及び解明を平山(分担者)による理論研究の協力のもと近藤(代表者)が直接バンド観察から行う。
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[Journal Article] Large anomalous Hall effect induced by weak ferromagnetism in the noncentrosymmetric antiferromagnet CoNb3S62022
Author(s)
Hiroaki Tanaka, Shota Okazaki, Kenta Kuroda, Ryo Noguchi, Yosuke Arai, Susumu Minami, Shinichiro Ideta, Kiyohisa Tanaka, Donghui Lu, Makoto Hashimoto, Viktor Kandyba, Mattia Cattelan, Alexei Barinov, Takayuki Muro, Takao Sasagawa, and Takeshi Kondo.
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 105
Pages: L121102(1-7)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Multipole polaron in the devil’s staircase of CeSb2022
Author(s)
Y. Arai, Kenta Kuroda, T. Nomoto, Z. H. Tin, S. Sakuragi, C. Bareille, S. Akebi, K. Kurokawa, Y. Kinoshita, W.-L. Zhang, S. Shin, M. Tokunaga, H. Kitazawa, Y. Haga, H. S. Suzuki, S. Miyasaka, S. Tajima, K. Iwasa, R. Arita and Takeshi Kondo
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 21
Pages: 410-415
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Selective observation of surface and bulk bands in polar WTe2 by laser-based spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy2022
Author(s)
Yuxuan Wan, Lihai Wang, Kenta Kuroda, Peng Zhang, Keisuke Koshiishi, Masahiro Suzuki, Jaewook Kim, Ryo Noguchi, C_dric Bareille, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Shik Shin, Sang-Wook Cheong, Atsushi Fujimori, and Takeshi Kondo
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 105
Pages: 085421(1-7)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Visualization of the strain-induced topological phase transition in a quasi-one-dimensional superconductor TaSe32021
Author(s)
Chun Lin, Masayuki Ochi, Ryo Noguchi, Kenta Kuroda, Masahito Sakoda, Atsushi Nomura, Masakatsu Tsubota, Peng Zhang, Cedric Bareille, Kifu Kurokawa, Yosuke Arai, Kaishu Kawaguchi, Hiroaki Tanaka, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, Shik Shin, Ryotaro Arita, Satoshi Tanda and Takeshi Kondo
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 20
Pages: 1093-1099
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] The electronic states of layered phosphides EuP3 and SrP3 studied by ARPES2022
Author(s)
万宇軒, 黒田健太, C_dric Bareille, 石田行章, メイヨーアレックス浩, 高橋英史, Mohammad Saeed Bahramy, Chun Lin, 新井陽介, 田中宏明, Yuyang Dong, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, 室隆桂之, 石渡晋太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光によるスピン偏極したBi(111)表面状態の観測2022
Author(s)
福島優斗, 川口海周, 黒田健太A, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, 矢治光一郎B, 辛埴C, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] ARPESで解明する少数キャリア半金属CeAsの電子状態の温度依存性2022
Author(s)
新井陽介, 黒田健太, 野本拓也, 平井大悟郎, 片山和郷, 筒井智嗣, 田中宏明, 有田将史, 辛埴, 久保田正人, 芳賀芳範, 鈴木博之, 宮坂茂樹, 田島節子, 有田亮太, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] 角度分解光電子分光で解明する多層型銅酸化物超伝導体の反強磁性秩序と超伝導状態の関係2022
Author(s)
黒川輝風, 大久保卓, Z. Yang, 野村肇宏, 小濱芳允, 國定聡, 酒井志朗, 関根遼太郎, 鶴川智一, 菊川樹, C. Lin, 黒田健太, T. K. Kim, M. Wattson, C. Cacho, 辛埴, 遠山貴己, 常盤和靖, 近藤猛
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] Electronic structures of Gd-based skyrmion materials revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2022
Author(s)
Yuyang Dong, Masayuki Ochi, Yosuke Arai, Kenta Kuroda, Natsumi Tanaka, Ryu Nakachi, Yuxuan Wan, Donghui Lu, Makoto Hashimoto, Matthew Watson, Cephise Cacho, Takayuki Muro, Ryuji Higashinaka, Yuji Aoki, Tatsuma D. Matsuda, Takeshi Kondo
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] Electronic structure of α-EuP3 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2021
Author(s)
万宇軒, 黒田健太, C_dric Bareille, 石田行章, メイヨーアレックス浩, 高橋英史, Mohammad Saeed Bahramy, Chun Lin, 新井陽介, 田中宏明, Yuyang Dong, Makoto Hashimoto, Donghui Lu, 室隆桂之, 石渡晋太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] 高繰り返し 1-MHz 遠紫外 10.7-eV レーザーを取り入れた時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発2021
Author(s)
黒田健太, 川口海周, 福島優斗, 趙智剛, 谷峻太郎, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 野口亮, 矢治光一郎, 藤澤正美, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解光電子分光によるスピン偏極電子状態の光励起ダイナミクスの観測2021
Author(s)
川口海周, 福島優斗, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, K. A. Kokh, O. E. Tereshchenko, 木村昭夫, 矢治光一郎, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] ARPES・非弾性X線散乱・レーザーラマン分光で研究する少数キャリア半金属CeAsの結晶場-フォノン結合2021
Author(s)
新井陽介, 黒田健太, 筒井智嗣, 平井大悟郎, 片山和郷, 野本拓也, 辛埴, 久保田正人, 芳賀芳範, 鈴木博之, 宮坂茂樹, 田島節子, 有田亮太郎, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] 時間・スピン・角度分解電子分光による非占有電子状態の観測とチャープ調整による高時間分解能化2021
Author(s)
福島優斗, 川口海周, 黒田健太, 田中宏明, 原沢あゆみ, 飯盛拓嗣, 趙智剛, 谷峻太郎, 矢治光一郎, 笹川崇男, 辛埴, 小森文夫, 小林洋平, 近藤猛
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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