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2015 Fiscal Year Annual Research Report

超低温・強磁場中STMによる重い電子系の特異な超伝導・磁性の実空間観察

Research Project

Project/Area Number 25707025
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉田 靖雄  東京大学, 物性研究所, 助教 (10589790)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords走査トンネル顕微鏡 / 重い電子系超伝導 / 超低温 / 強磁場
Outline of Annual Research Achievements

重い電子系超伝導体CeCoIn5において、超低温及び面内強磁場における超伝導相では、超伝導特性が空間的に変調するFFLO超伝導が実現していると考えられている。本研究では、3He-4He希釈冷凍機と超伝導マグネットに自作したSTMを設置して、FFLO超伝導の実空間観察を達成することを目標としている。
本年度は、超低温・強磁場中のSTM・STSの測定に入る予定であったが、STMの空間分解能に問題があることが判明し、まずは室温に戻り、HOPGの原子分解能を目標に装置の改良を行った。STMデザインの再構成も含め、改良を行った結果、室温、窒素温度、4.2 Kでの原子分解能が観察され、現在は、最低温度での原子分解能をテスト中である。
一方で、3He冷凍機ベースの低温STMを用いた、CeCoIn5の測定から、探針―試料間距離を極端に小さくすることで、新たな秩序構造が現れることを明らかにした。そしてこの秩序構造が表面でのみ現れるものであることを実験的に明らかにし、理論家との議論から、その秩序構造が、表面に誘起された軌道秩序状態であることが明らかになった。この内容は、現在論文投稿中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

走査トンネル顕微鏡(STM)の安定性に問題があることが分かり、まずは一度室温に戻り、原子レベルでの分解能を達成する必要があった。その際に、STMのデザイン自体に問題があることが分かり、STMの改良を行う必要があった。STMのデザインを修正後に、室温での原子分解能が達成され、現在低温でのテストを再開している。

Strategy for Future Research Activity

超低温での原子分解能が達成されれば、強磁場での測定に移行する。低温でのトンネルスペクトルの測定を通しての超伝導ギャップの観測は達成されているので、すぐに必要な実験に移行する予定である。

Causes of Carryover

走査トンネル顕微鏡の開発の遅延のため、研究目標を達成するためには、研究期間を次年度まで延長せざるを得なくなったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究補助に従事する大学院生の雇用のために使用する。

  • Research Products

    (27 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Direct visualization of surface phase of oxygen molecules physisorbed on Ag(111) surface: A two-dimensional quantum spin system2016

    • Author(s)
      Shunji Yamamoto, Yasuo Yoshida, Hiroshi Imada, Yousoo Kim, and Yukio Hasegawa
    • Journal Title

      Physical Review B, Rapid communications

      Volume: 93 Pages: 081408

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.081408

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spin-sensitive shape asymmetry of adatoms on noncollinear magnetic substrates2016

    • Author(s)
      D. Serrate, Y. Yoshida, M. Moro-Lagares, A. Kubetzka, and R. Wiesendanger
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 93 Pages: 125424

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.125424

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental verification of the rotational sense and type of chiral spin spiral structure by spin-polarized scanning tunneling microscopy2016

    • Author(s)
      Masahiro Haze, Yasuo Yoshida, Yukio Hasegawa
    • Journal Title

      Arxiv

      Volume: 1604.01123 Pages: 1-5

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Electronic and magnetic effects of a stacking fault in cobalt nanoscale islands on the Ag(111) surface2015

    • Author(s)
      Keiji Doi, Emi Minamitani, Shunji Yamamoto, Ryuichi Arafune, Yasuo Yoshida, Satoshi Watanabe, and Yukio Hasegawa
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 92 Pages: 064421

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.92.064421

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] バルクCr探針を用いたW(110)上のMn薄膜のスピン偏極STM/STS 観察2015

    • Author(s)
      土師将裕, 吉田靖雄, 長谷川幸雄
    • Journal Title

      表面科学

      Volume: 36 Pages: 403-407

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の磁性2016

    • Author(s)
      山本駿玄, 吉田靖雄, 今田裕, 金有洙, 長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] スピン偏極STMを用いたW(110)上のMn薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価2016

    • Author(s)
      土師将裕,吉田靖雄,長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 面内強磁場印加型の超低温STMの開発2016

    • Author(s)
      蛯沢貴,土師将裕,吉田靖雄,河江達也,長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] Visualization of Ce atoms and surface-induced magnetism in CeCoIn52016

    • Author(s)
      Yasuo Yoshida, Howon Kim,Chi-Cheng Lee, Hsin Lin, Yoshinori Haga, Naoyuki Tateiwa, Zachary Fisk, Yukio Hasegawa
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Baltimore convention center (USA)
    • Year and Date
      2016-03-14 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct Visualization of Surface Phase of Oxygen Molecules Physisorbed on Ag(111) surface: A Two-dimensional Quantum Spin System2016

    • Author(s)
      S. Yamamoto, Y. Yoshida, H. Imada, Y. Kim, Y. Hasegawa
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Baltimore convention center (USA)
    • Year and Date
      2016-03-14 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chirality evaluation of spin spiral in Mn thin film on W(110)2016

    • Author(s)
      Masahiro Haze, Yasuo Yoshida and Yukio Hasegawa
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Baltimore convention center (USA)
    • Year and Date
      2016-03-14 – 2016-03-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スパースモデリングを用いた走査トンネル分光測定の高速化・高精度化2016

    • Author(s)
      中西(大野)義典,土師将裕,吉田靖雄,福島孝治,長谷川幸雄,岡田真人
    • Organizer
      新学術領域研究「疎性モデリング」2015年度公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-03-07 – 2016-03-08
  • [Presentation] Compressed sensing for efficient measurements of quasiparticle interference using scanning tunneling microscopy / spectroscopy2015

    • Author(s)
      Masahiro Haze, Yoshinori Nakanishi-Ohno, Yasuo Yoshida, Koji Hukushima, Masato Okada and Yukio Hasegawa
    • Organizer
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science” (HD3-2015)
    • Place of Presentation
      メルパルク京都(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の構造と電子状態2015

    • Author(s)
      山本駿玄, 吉田靖雄, 今田裕, 金有洙, 長谷川幸雄
    • Organizer
      表面科学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-03
  • [Presentation] スパースモデリングを用いた走査トンネル分光測定の高速・高精度化2015

    • Author(s)
      土師将裕,中西(大野)義典,吉田靖雄,福島孝治,岡田真人,長谷川幸雄
    • Organizer
      表面科学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-03
  • [Presentation] スピン偏極STMを用いたW(110)上の二層Mn薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価2015

    • Author(s)
      土師将裕,吉田靖雄,長谷川幸雄
    • Organizer
      表面科学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-03
  • [Presentation] Real space observation of surface-induced d-orbital ordering in heavy fermion superconductor CeCoIn52015

    • Author(s)
      吉田靖雄
    • Organizer
      表面界面スペクトロスコピー2015
    • Place of Presentation
      国立女性教育会館(埼玉県比企郡嵐山町)
    • Year and Date
      2015-11-26 – 2015-11-27
  • [Presentation] 重い電子系超伝導体CeCoIn5劈開表面における超伝導および磁性の可視化2015

    • Author(s)
      吉田靖雄, Howon Kim, Chi-Cheng Lee, Hsin Lin, 芳賀芳範, 立岩尚之, Zachary Fisk, 長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] Ag(111)表面に物理吸着した酸素分子の構造と電子状態2015

    • Author(s)
      山本駿玄, 今田裕, 吉田靖雄, 金有洙, 長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] スピン偏極STMを用いたW(110)上の二層Mn薄膜のらせん磁気構造のカイラリティの評価2015

    • Author(s)
      土師将裕,吉田靖雄,長谷川幸雄
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 統計的手法を用いたSTS測定の高速化2015

    • Author(s)
      中西(大野)義典,土師将裕,吉田靖雄,福島孝治,長谷川幸雄,岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] Direct visualization of solid phase of oxygen molecules physisorbed on the Ag(111) surface2015

    • Author(s)
      S. Yamamoto, H. Imada, Y. Yoshida, Y. Kim, Y. Hasegawa
    • Organizer
      International Workshop on Molecular Architectonics 2015
    • Place of Presentation
      知床グランドホテル北こぶし(北海道斜里郡斜里町)
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 積層欠陥がCoナノアイランドの磁気異方性と電子状態に及ぼす影響2015

    • Author(s)
      吉田靖雄、南谷英美、土居啓司、山本駿玄、荒船竜一、渡邊聡、長谷川幸雄
    • Organizer
      物性研究所短期研究会「反応と輸送」
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2015-06-24 – 2015-06-26
  • [Presentation] Real-space observations of superconducting and magnetic properties of the heavy fermion superconductor CeCoIn52015

    • Author(s)
      Yasuo Yoshida
    • Organizer
      Spins at surfaces
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2015-06-06 – 2015-06-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks]

    • URL

      http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2016/2/17_shan_ben_junno_wu_li_xi_zhe_suan_su_fen_zide_liang_zisupin_xiwo_zuoru_mengheno_di_yi_butonaru_lun_wenga_chu_bansaremashita.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2015/8/25_tu_jukunnosupin_pian_jiSTMno_shi_yan_jie_guogaPRBni_chu_bansaremashita.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://hasegawa.issp.u-tokyo.ac.jp/hasegawa/Welcome/entori/2015/8/14_zhang_gu_chuan_yan_chunosupin_pian_jiSTMno_lun_wenga_chu_bansaremashita.html

URL: 

Published: 2017-01-06  

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