2021 Fiscal Year Annual Research Report
単一原子センサよる機能コアのサブオングストロームスケール物性評価
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
20H05179
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宮町 俊生 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (10437361)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / 原子層 / 機能コア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は窒化鉄および酸化マグネシウム原子層表面にナノ・原子スケールでの空間変調である「機能コア」を作製し、その機能性を構造と電子・磁気状態の原子分解能観察が可能な走査トンネル顕微鏡(STM)を用いてサブオングストロームスケールで解明することを目的とする。窒化鉄/酸化マグネシウム原子層上に磁性単一原子を作製し、近接効果を考慮した「機能コア+磁性単一原子」の機能性をSTMにより電子軌道分解・スピン分解して明らかにする。本年度は窒化鉄原子層表面上にCo単一原子を作製し、そのSTM観察を行った。また、スピン偏極STM観察に向けて使用するSTM装置の安定性とスピン空間分解能を評価した。
窒化鉄原子層表面上の磁性Co単一原子のSTM構造観察の結果、Co単一原子はp4gmおよび(2×2）の2つのサイト上に吸着していることがわかった。吸着サイトの異なるCo単一原子のSTM分光測定を行った結果、分光スペクトルの形状が大きく異なることが明らかになった。理論計算との比較より窒化鉄原子層との混成状態が異なることに由来してCo単一原子の磁気モーメントが大きく異なることが示唆される。窒化鉄原子層のp4gmサイトとc(2×2）サイトのSTM分光スペクトルの形状には大きな違いが見られなかったが、Co単一原子吸着によりフェルミ準位近傍の3d状態の局在性が増し、その結果、窒化鉄原子層の局所状態密度の微小な違いを検出することに成功した。得られた結果から窒化鉄機能コアの電子・磁気状態の詳細に明らかにするための単一原子センサの有用性・重要性が明らかとなった。並行して、高剛性架台およびアクティブ除振システムを新たに導入し、より低ノイズ環境の測定が可能になったSTM装置を用いてNdFeB磁石のスピン偏極STM観察を行った。結果、サブナノメートル分解能でNdFeB磁石の磁壁幅を評価することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Electronic structure of 3°-twisted bilayer graphene on 4H-SiC(0001)2021
Author(s)
Takushi Iimori, Anton Visikovskiy, Hitoshi Imamura, Toshio Miyamachi, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kazuhiko Mase, Kan Nakatsuji, Satoru Tanaka, Fumio Komori
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Journal Title
Physical Review Materials
Volume: 5
Pages: L051001
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Spatial Control of Charge Doping in n-Type Topological Insulators2021
Author(s)
Kazuyuki Sakamoto, Hirotaka Ishikawa, Takashi Wake, Chie Ishimoto, Jun Fujii, Hendrik Bentmann, Minoru Ohtaka, Kenta Kuroda, Natsu Inoue, Takuma Hattori, Toshio Miyamachi, Fumio Komori, Isamu Yamamoto, Cheng Fan, Peter Kruger, Hiroshi Ota, Fumihiko Matsui, Friedrich Reinert, Jose Avila, Maria C. Asensio
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 21
Pages: 4415～4422
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 大面積数度ツイストグラフェンの電子状態2021
Author(s)
飯盛拓嗣, 今村均, 宮町俊生, 服部琢磨, 中辻寛, 北村未歩, 堀場弘司, 間瀬一彦, Visikovskiy Anton, 田中悟, 小森文夫
Organizer
日本物理学会 2021年秋季大会
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