2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25247053
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
内橋 隆 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, MANA研究者 (90354331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 一之 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 准教授 (70261542)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超伝導材料・素子 / 表面・界面物性 / 物性実験 |
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| Research Abstract |
本年度は、半導体表面超構造の超伝導現象を、電気伝導測定と低温走査トンネル顕微鏡(STM)測定によって研究した。まず、シリコン表面上のインジウム原子層について詳細な電気伝導測定を行った。これまでの測定では超伝導転移温度Tcは2.6～3.0Kとばらつきがあり、他のグループのSTM測定で報告されていた3.12Kから隔たりがあったが、クライオスタットの改造によってほぼ同じTcが得られるようになり、その差はほぼ解消した。この原因は室温から試料への熱放射の寄与が残っていたことである。極低温・超高真空環境での精密測定には、十分な注意が必要であることがわかった。
次に有機分子の吸着が超伝導に与える影響を調べた。銅フタロシアニンを一層程度蒸着し、自己組織化配列させたところ、Tcは最初上昇し、その後二層目から低下する振る舞いが観測された。これは最初、分子からインジウム原子層へのキャリアドーピングによってTcが上昇し、その後二層目から分子にスピンが残って超伝導を抑制したと考えられる。同様の傾向は、低温STMを用いた超伝導ギャップの測定によっても得られた。また、最低温度１K以下、最大磁場５Tの条件下で電気伝導測定が可能な、新型の超高真空対応クライオスタットを設計し、建設した。これにより、特に強い平行磁場下での興味深い電子輸送現象を調べることが可能になる。
低温STMの実験では、磁場を印可することで明瞭な渦糸状態が観測された。特に、原子ステップにトラップされた渦糸は特異な形状をしており、中心部で超伝導が復活する傾向が見られた。これはジョセフソン渦糸状態の直接観察であり、原子ステップがジョセフソン接合であることの直接的な証拠である。
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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
電気伝導測定用の超高真空クライオスタットについて問題を解決し、より正確な温度依存性が測定できるようになった。このため、有機分子の吸着によるTcの小さな変化でも、実験で検出できるようになった。また、スピンが残った状態で磁性有機分子を吸着できることがわかった。これにより今後、超伝導と磁性との興味深い競合に関して調べることが可能になる。また、ジョセフソン渦糸状態の直接観察に初めて成功した。これは研究開始前には予期しなかった成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に導入した新型超高真空対応クライオスタットの整備を進め、極低温・強磁場の環境下で電気伝導測定を行う。特に、平行磁場における超伝導特性の変化について、スピン軌道相互作用の観点から調べる。また、磁性有機分子がもつスピンが超伝導に与える影響や、分子・原子からのキャリアドーピングの影響についても、今後研究を進める。
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[Journal Article] Spin-polarized angle-resolved photoelectron spectroscopy of the so-predicted Kondo topological insulator SmB62014
Author(s)
S. Suga, K. Sakamoto, T. Okuda, K. Miyamoto, K. Kuroda, A. Sekiyama, J. Yamaguchi, H. Fujiwara, A. Irizawa, T. Ito, S. Kimura, T. Balashov, W. Wulfhekel, S. Yeo, F. Iga, and S. Imada
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 84
Pages: 014705(1-6)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Valley spin polarization by using the extraordinary Rashba effect on silicon2013
Author(s)
K. Sakamoto, T.-H. Kim, T. Kuzumaki, B. Muller, Y. Yamamoto, M. Ohtaka, J.R. Osiecki, K. Miyamoto, Y. Takeichi, A. Harasawa, S.D. Stolwijk, A.B. Schmidt, J. Fujii, R.I.G. Uhrberg, M. Donath, H.W. Yeom, and T. Oda
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 4
Pages: 2073(1-6)
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Tunneling current driven rotation of Pt-porphyrin dimers on Au(111) surface2014
Author(s)
P. Mishra, T. Nakayama, T. Uchihashi, T. Ono, Y. Nakajima, F. Ozawa, J. Hill, W. V. Rossom, K. Ariga, C. Joachim
Organizer
MANA International Symposium 2014
Place of Presentation
Tsukuba, Japan
Year and Date
20140305-20140307
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[Presentation] Stepwise rotation of Pt-porphyrin derivative molecules on a Au(111) surface2013
Author(s)
P. Mishra, T. Nakayama, T. Uchihashi, T. Ono, Y. Nakajima, F. Ozawa, J. Hill, W. V. Rossom, K. Ariga, C. Joachim
Organizer
ACSIN-12
Place of Presentation
Tsukuba, Japan
Year and Date
20131104-20131108
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[Presentation] A peculiar non-vortical Rashba spin structure originating from the symmetry of the surface2013
Author(s)
Kazuyuki Sakamoto, Takuya Kuzumaki, Beate, Muller, Yuta Yamamoto, Minoru Ohtaka, Takashi Aoki, Hirotaka Ishikawa, Emilia Annese, Jacek Osiecki, Koji Miyamoto, Yasuo Takeichi, Ayumi Harasawa, Roger, Uhrberg, Tatsuki Oda
Organizer
19th International Vacuum Congress
Place of Presentation
Paris, France
Year and Date
20130909-20130913
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