独立駆動4探針・磁性探針STMによるスピン偏極した1次元電子系の研究

• 研究課題/領域番号: 15K17464
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高山 あかり 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70722338)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: スピン物性 / Rashba効果 / トポロジカル絶縁体 / 輸送特性 / 磁性 / 2次元超伝導

研究成果の概要

スピン偏極したバンド構造を持つ物質について電気伝導測定をメインに様々な物性測定を行った。その場4探針電気伝導測定装置を用いてSi(111)微傾斜面上に作成したトポロジカル絶縁体Bi2Se3およびBi2Te3薄膜における輸送特性のステップエッジの効果を明らかにした。また、トポロジカル物質と磁性絶縁体のヘテロ接合構造MnBi2Se4/Bi2Se3におけるバンドおよびスピン構造・構造解析・磁化特性・輸送特性を解明した。さらに、電気伝導測定およびSTM/STS測定により、巨大Rashba効果をもつ表面超構造(Tl, Pb)/Si(111), (Tl, Pb)/Ge(111)の超伝導現象の解明を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic electronic band structure of intrinsic Si(110) studied by angle-resolved photoemission spectroscopy and first-principles calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Stephane Yu、Takayama Akari、Kawamoto Erina、Hu Chunping、Hagiwara Satoshi、Watanabe Kazuyuki、Takahashi Takashi、Suto Shozo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 12 ページ: 125302-125302
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.125302
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emergence of charge density waves and a pseudogap in single-layer TiTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Chen, Woei Wu Pai, Y.-H. Chan, A. Takayama, C.-Z. Xu, A. Karn, S. Hasegawa, M. Y. Chou, S.-K. Mo, A.-V. Fedorov, and T.-C. Chiang
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 516-516
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00641-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large-Gap Magnetic Topological Heterostructure Formed by Subsurface Incorporation of a Ferromagnetic Layer (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, S. V. Eremeev, T. Shirasawa, Y. Okuyama, T. Kubo, R. Nakanishi, R. Akiyama, A. Takayama, T. Hajiri, S. Ideta, M. Matsunami, K. Sumida, K. Miyamoto, Y. Takagi, K. Tanaka, T. Okuda, T. Yokoyama, S. Kimura, S. Hasegawa, E. V. Chulkov
  • 雑誌名: NANO Letters 巻: 17 号: 6 ページ: 3493-3500
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00560
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 2層グラフェン層間化合物の2次元超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋隆, 菅原克明, 一ノ倉聖, 高山あかり, 長谷川修司
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 38 号: 9 ページ: 460-465
  • DOI: 10.1380/jsssj.38.460
  • NAID: 130006083394
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proving Nontrivial Topology of Pure Bismuth by Quantum Confinement (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, B. Feng, M. Arita, A. Takayama, R.-Y. Liu, T. Someya, W.-C. Chen, T. Iimori, H. Namatame, M. Taniguchi, C.-M. Cheng, S.-J. Tang, F. Komori, K. Kobayashi, T.-C. Chiang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 117 号: 23 ページ: 236402-236402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.236402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconducting Calcium-Intercalated Bilayer Graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoru Ichinokura, Katsuaki Sugawara, Akari Takayama, Takashi Takahashi, and Shuji Hasegawa
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 2 ページ: 2761-2765
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b07848
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Superconductor with a Giant Rashba Effect: One-Atom-Layer Tl-Pb Compound on Si(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: A. V. Matetskiy, S. Ichinokura, L. V. Bondarenko, A. Y. Tupchaya, D. V. Gruznev, A. V. Zotov, A. A. Saranin, R. Hobara, A. Takayama, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 14 ページ: 147003-147003
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.147003
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] スピン分解ARPESによるBiエッジ構造の1次元Rashba効果の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり, 佐藤宇史, 相馬清吾, 小口多美夫, 高橋隆
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 36 号: 8 ページ: 412-417
  • DOI: 10.1380/jsssj.36.412
  • NAID: 130005093813
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rashba effect of bismuth thin film on silicon studied by spin-resolved ARPES (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, T. Sato, S. Souma, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 201 ページ: 105-109
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2014.11.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Structural analysis of bilayer graphene on SiC substrate by total-reflection high-energy positron diffraction (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Endo, Y. Fukaya, I. Mochizuki, A. Takayama, T. Hyodo and S. Hasegawa
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2018
  • 国際学会
• [学会発表] STM・ARPESによる(Pb,Bi)/Si(111)の構造および電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり, 中村友謙, A. Y. Tupchaya, L. V. Bondarenko, D. V. Gruznev, A. V. Zotov, A. A. Saranin, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会2017年年次大会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] グラフェン/SiCの輸送特性：基板との相互作用の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり、遠藤由大、金觀洙、朴君昊、遠藤則史、保原麗、吹留博一、末光眞希、長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会 (2017年秋季大会)
• [学会発表] Rashba系表面超構造の超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり、長谷川修司
  • 学会等名: 日本表面科学会 2017年真空・表面科学合同講演会
  • 招待講演
• [学会発表] One-dimensional edge states with spin splitting in bismuth (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, T. Sato, S. Souma, T. Oguchi, T. Takahashi
  • 学会等名: Nano-Micro Conference 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TRHEPDを用いた2層グラフェン層間化合物C6LiC6の構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり
  • 学会等名: 陽電子回折研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構, つくば
• [学会発表] 走査トンネル分光測定による(Tl,Pb)/Si(111)表面超構造における超伝導の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村友謙, H. Kim, 一ノ倉聖, 高山あかり, 秋山了太, A. Z. Zotov, A. A. Saranin, 長谷川幸雄, 長谷川修司
  • 学会等名: 物性研短期究会「走査トンネル顕微鏡による物性研究の現状と展望」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所, 柏
  • 年月日: 2016-10-31
• [学会発表] One-Dimensional Edge States with Giant Spin Splitting in a Bismuth Thin Film studied by spin-resolved ARPES (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama
  • 学会等名: Spintronics-EMN LasVegas Meetings
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2016-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pb/Ge(111)超薄膜における電子構造および輸送特性の膜厚依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり、遠藤由大、Fan Di、今村真幸、高橋和敏、長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学, 金沢
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Electronic properties of Pb/Ge(111) studied by ARPES and transport measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, Y. Endo, D. Fan, M. Imamura, K. Takahashi, and S. Hasegawa
  • 学会等名: The 20th I nternational Vacuum Congress (IVC-20)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2016-08-22
  • 国際学会
• [学会発表] Sb薄膜におけるエッジ構造のスピン分解ARPES (2016)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり, 佐藤宇史, 相馬清吾, 小口多美夫, 高橋隆
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会(2016年)
  • 発表場所: 東北学院大（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 原子ステップをもつトポロジカル絶縁体のin situ輸送特性観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福居直哉, 保原麗, 高山あかり, 秋山了太, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会(2016年)
  • 発表場所: 東北学院大（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ４端子電気伝導測定によるMnX/Bi_2_X_3_(X=Se, Te)薄膜の輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保高幸、中西亮介、高山あかり、福居直哉、保原麗、秋山了太、長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Pb/Ge(111)超薄膜における構造と輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 相谷 昌紀, 一ノ倉 聖, 花塚 真大, 保原 麗, 高山 あかり, 秋山 了太, 長谷川 修司
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [図書] Modern Technologies for Creating the Thin-film Systems and Coatings (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama
  • 総ページ数: 442
  • 出版者: InTech
• [備考] プレスリリース「グラフェンの超伝導化に成功」
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2016/4597/