時間分解及びスピン分解光電子分光による表面一次元金属電子のスピン物性研究

• 研究課題/領域番号: 15K17675
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 矢治 光一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (50447447)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 表面金属電子 / スピン軌道相互作用 / スピン分解光電子分光 / 時間分解光電子分光 / 表面電子物性 / 光電子分光 / 電子スピン物性 / 固体表面

研究成果の概要

半導体基板上に重元素吸着することにより表面一次元原子鎖試料を作成し，時間・スピン・角度分解光電子分光（ARPES）を用いて，スピン軌道相互作用によりスピン分裂した表面一次元金属電子の特異な電子状態を解明することを目的として研究を行った。白金-ゲルマニウム，金-ゲルマニムからなる表面一次元合金の研究では，そのフェルミ面とバンド構造を実験的に決定した。Bi(111)表面状態の研究では，レーザー光を用いた軌道選択スピン分解光電子分光を行い，表面電子のスピン軌道結合状態を明らかにした。さらに，レーザー光のパルス特性を利用した時間分解ARPESを行い，伝導帯へ励起された電子の緩和過程を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface electronic states of Au-induced nanowires on Ge(001) (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaji Koichiro、Yukawa Ryu、Kim Sunghun、Ohtsubo Yoshiyuki、Le Fevre Patrick、Bertran Francois、Taleb-Ibrahimi Amina、Matsuda Iwao、Nakatsuji Kan、Shin Shik、Komori Fumio
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 30 号: 7 ページ: 075001-075001
  • DOI: 10.1088/1361-648x/aaa526
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] レーザ光で電子のスピン方向を自在に制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎，黒田健太，小森文夫，辛埴
  • 雑誌名: レーザ加工学会 巻: 25 ページ: 39-42
  • NAID: 130007999641
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Electron?Phonon Coupling in One-Dimensionally Nanorippled Graphene on a Macrofacet of 6H-SiC (2017)
  • 著者名/発表者名: Ienaga Koichiro、Iimori Takushi、Yaji Koichiro、Miyamachi Toshio、Nakashima Shuhei、Takahashi Yukio、Fukuma Kohei、Hayashi Shingo、Kajiwara Takashi、Visikovskiy Anton、Mase Kazuhiko、Nakatsuji Kan、Tanaka Satoru、Komori Fumio
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 17 号: 6 ページ: 3527-3532
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00606
  • 査読あり
• [雑誌論文] 固体表面電子におけるスピン軌道エンタングルメントと光スピン制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎，黒田健太，小森文夫，辛埴
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 52 ページ: 559-571
  • NAID: 40021363681
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct mapping of spin and orbital entangled wave functions under interband spin-orbit coupling of giant Rashba spin-split surface states (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryo Noguchi, Kenta Kuroda, K. Yaji, K. Kobayashi, M. Sakano, A. Harasawa, Takeshi Kondo, F. Komori, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 4 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.041111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Topologically Entangled Rashba-Split Shockley States on the Surface of Grey Arsenic (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Zhang,* J.-Z. Ma,* Y. Ishida,* L.-X. Zhao,* Q.-N. Xu, B.-Q. Lv, K. Yaji, G.-F. Chen, H.-M. Weng, X. Dai, Z. Fang, X.-Q. Chen, L. Fu, T. Qian, H. Ding, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 4 ページ: 046802-046802
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.046802
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-dependent quantum interference in photoemission process from spin-orbit coupled states (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Yaji, Kenta Kuroda, Sogen Toyohisa, Ayumi Harasawa, Yukiaki Ishida, Shuntaro Watanabe, Chuangtian Chen, Katsuyoshi Kobayashi, Fumio Komori and Shik Shin
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 14588-14588
  • DOI: 10.1038/ncomms14588
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of spin-polarized bands and domain-dependent Fermi arcs in polar Weyl semimetal MoTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Sakano,M. S. Bahramy, H. Tsuji, Araya, K. Ikeura, H. Sakai, S. Ishiwata, K. Yaji, K. Kuroda, A. Harasawa, S. Shin, and K. Ishizaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.121101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution three-dimensional spin-and angle-resolved photoelectron spectrometer using vacuum ultraviolet laser light (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yaji, A. Harasawa, K. Kuroda, S. Toyohisa, M. Nakayama, Y. Ishida, A. Fukushima, S. Watanabe, C.Chen, F.Komori, S.Shin
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4948738
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] One-dimensional metallic surface states of Pt-induced atomic nanowires on Ge(0 0 1) (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Yaji, S.Kim, I.Mochizuki, Y.Takeichi, Y.Ohtsubo, P.L.Fegrave;vre, F.Bertran, A.T.Ibrahimi, S.Shin, F.Komori
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 28 号: 28 ページ: 284001-284001
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/28/284001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonvortical Rashba spin structure on a surface with C1h symmetry (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Annese, T. Kuzumaki, B. Mueller, Y. Yamamoto, H. Nakano, H. Kato, A. Araki, M. Ohtaka, T. Aoki, H. Ishikawa, T. Hayashida, J. R. Osiecki, K. Miyamoto, Y. Takeichi, A. Harasawa, K. Yaji, T. Shirasawa, K.-i. Nittoh, W. I. Yang, K. Miki, T. Oda, H. W. Yeom, and K. Sakamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 号: 1 ページ: 016803-016803
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.016803
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coherent control over three-dimensional spin polarization for the spin-orbit coupled surface state of Bi2Se3 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, K. Yaji, M. Nakayama, A. Harasawa, Y. Ishida, S. Watanabe, C.-T. Chen, T. Kondo, F. Komori, S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 16 ページ: 165162-165162
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.165162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin texture in type-II Weyl semimetal WTe2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Baojie Feng, Yang-Hao Chan, Ya Feng, Ro-Ya Liu, Mei-Yin Chou, Kenta Kuroda, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Paolo Moras, Alexei Barinov, Walid Malaeb, C´edric Bareille, Takeshi Kondo, Shik Shin, Fumio Komori, Tai-Chang Chiang, Youguo Shi, and Iwao Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.195134
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High repetition pump-and-probe photoemission spectroscopy based on a compact fiber laser system (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishida, T. Otsu, A. Ozawa, K. Yaji, S. Tani, S. Shin, Y. Kobayashi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instrumnets 巻: 87 号: 12 ページ: 123902-123902
  • DOI: 10.1063/1.4969053
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin Polarization and Texture of the Fermi Arcs in the Weyl Fermion Semimetal TaAs (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-Y. Xu, I. Belopolski, D. S. Sanchez, M. Neupane, G. Chang, K. Yaji, Z. Yuan, C. Zhang, K. Kuroda, G. Bian, C. Guo, Hong Lu, T.-R. Chang, N. Alidoust, H. Zheng, C.-C. Lee, S.-M. Huang, C.-H. Hsu, H.-T. Jeng, A. Bansil, T. Neupert, F. Komori, T. Kondo, S. Shin, H. Lin, S. Jia, and M. Z. Hasan
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 9 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.096801
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] レーザー光励起スピン・角度分解光電子分光装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 ページ: 19-24
  • NAID: 130005121616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Significantly enhanced giant Rashba splitting in a thin film of binary alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: W.-C. Chen, T.-R. Chang, S.-T. Tai, S. Yamamoto, J.-M. Kuo, C.-M. Cheng, K.-D. Tsuei, K. Yaji, H. Lin, H.-T. Jeng, C.-Y. Mou, I. Matsuda, S.-J. Tang
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 17 号: 8 ページ: 083015-083015
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/8/083015
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] グラフェン/SiC界面におけるSn単原子層のスピン分解光電子分光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Laser-SARPESによる新たなスピン物性研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: SPRUC顕微ナノ・表面放射光・SPM合同シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光によるPb/Ge(111)のスピン偏極表面電子状態と光電子スピンの研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光によるスピン偏極表面電子状態の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会
• [学会発表] Spin polarization of spin-orbit coupled states studied by laser-SARPES (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Yaji
  • 学会等名: 16th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光で解明するスピン偏極表面電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 2017年真空・表面科学合同講演会：第37回表面科学学術講演会・第58回真空に関する連合講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Development of high-resolution three-dimensional spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy apparatus using vacuum ultraviolet laser (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Yaji
  • 学会等名: 33rd European conference on surface science
  • 国際学会
• [学会発表] 貴金属(111)表面電子状態のスピン軌道エンタングルメントとlaser-SARPES (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] Laser-SARPESで解明するスピン軌道エンタングルメントと光スピン制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: PF研究会
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光を用いた新たなスピン物性研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 第4回JASRI ワークショップ「軟X 線光電子分光における角度分解測定の現状とスピン分解測定への展開」
  • 発表場所: スプリング８（兵庫県佐用町）
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光で解明するスピン軌道分裂表面電子状態からの光電子スピン (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 第36回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] 偏光可変レーザースピン分解光電子分光で解明する光電子スピン偏極度と波動関数の位相 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Development of high‐resolution three‐dimensional spin‐ and angleresolved photoelectron spectroscopy apparatus using vacuum ultraviolet laser (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Yaji
  • 学会等名: 39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics
  • 発表場所: ETH Zulich (Zulich, Switzerland)
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 偏光可変レーザースピン分解光電子分光によるBi(111)表面電子状態の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] レーザースピン分解光電子分光を用いた新たなスピン物性研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 光・量子融合連携研究開発プログラム 合同研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
• [学会発表] レーザー光励起による高効率・高分解能三次元スピン分解光電子分光装置の開発II (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [備考] 電子のスピンを自在に操作 -先端レーザー技術が拓く光スピン制御-
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20170224.pdf