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表面光励起スピン流の生成・制御に関する分光学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01875
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

荒船 竜一  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (50360483)

研究分担者 高木 紀明  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50252416)
石田 浩  日本大学, 文理学部, 教授 (60184537)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード表面分光 / レーザー / スピン軌道相互作用 / 非占有状態 / 二光子光電子分光 / 光励起スピン流 / レーザー光電子分光 / 非占有準位 / モアレ構造 / 非占有順位 / オプト・スピントロニクス
研究成果の概要

レーザー光電子分光により、固体表面における占有・非占有状態の電子状態を調べ、光励起スピン流の性質とスピン軌道相互作用の影響を調べた。グラフェン/Ir(111)を主な測定対象とし、表面非占有状態の代表例である鏡像電荷バンドを詳細に測定した。

理論面ではエムベッディッド・グリーン関数法を発展させた。スピン軌道相互作用を考慮することを可能にし、さらにモアレ系を含む比較的大きなユニットセルでも半無限固体結晶表面の電子バンド構造を計算可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(光励起)スピン流研究の多くは、(正/逆)スピンホール効果に由来した伝導測定を用いた研究である。本研究はそれらの研究に対して分光学的側面から解明を目指したものであり、補完的な情報を提供できる。光励起状態はフェムト・ピコ秒オーダーの本質的に超高速現象であり、短パルスレーザーを用いる本手法は光励起スピン流の本質に直接アプローチ可能なものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] In Situ Study of Molecular Doping of Chlorine on MoS2 Field Effect Transistor Device in Ultrahigh Vacuum Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Trung Nguyen Tat、Hossain Mohammad Ikram、Alam Md Iftekharul、Ando Atsushi、Kitakami Osamu、Kikuchi Nobuaki、Takaoka Tsuyoshi、Sainoo Yasuyuki、Arafune Ryuichi、Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 43 ページ: 28108-28115

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c03741

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Scanning tunneling spectroscopy studies of topological materials2020

    • 著者名/発表者名
      C.-L. Lin, N. Kawakami, R. Arafune, E. Minamitani, N. Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 24 ページ: 243001-243001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab777d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First-principles calculation of the graphene Dirac band on semi-infinite Ir(111)2020

    • 著者名/発表者名
      H Ishida, R Arafune, N Takagi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 102 号: 19 ページ: 195425-195425

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.195425

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced magnetic spin-spin interactions observed between porphyrazine derivatives on Au(111)2020

    • 著者名/発表者名
      Hou Jie, Wang Yu, Eguchi Keitaro, Nanjo Chihiro, Takaoka Tsuyoshi, Sainoo Yasuyuki, Arafune Ryuichi, Awaga Kunio, Komeda Tadahiro
    • 雑誌名

      COMMUNICATIONS CHEMISTRY

      巻: 3 号: 1 ページ: 36-36

    • DOI

      10.1038/s42004-020-0282-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unsubstituted and Fluorinated Copper Phthalocyanine Overlayers on Si(111)-(√7 × √3)-In Surface: Adsorption Geometry, Charge Polarization, and Effects on Superconductivity2019

    • 著者名/発表者名
      Sumi Naoya、Yamada Yoichi、Sasaki Masahiro、Arafune Ryuichi、Takagi Noriaki、Yoshizawa Shunsuke、Uchihashi Takashi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 14 ページ: 8951-8958

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b12424

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanically Tunable Spontaneous Vertical Charge Redistribution in Few-Layer WTe22019

    • 著者名/発表者名
      Ni Zeyuan、Minamitani Emi、Kawahara Kazuaki、Arafune Ryuichi、Lin Chun-Liang、Takagi Noriaki、Watanabe Satoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 3 ページ: 2008-2012

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10423

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin-orbit interaction in unoccupied surface states2018

    • 著者名/発表者名
      Arafune Ryuichi、Takagi Noriaki、Ishida Hiroshi
    • 雑誌名

      Progress in Surface Science

      巻: 93 号: 4 ページ: 177-188

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2018.08.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasiparticle scattering in type-II Weyl semimetal MoTe22018

    • 著者名/発表者名
      C.-L. Lin, R. Arafune, E. Minamitani, M. Kawai, N. Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 10 ページ: 105703-105703

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aaab95

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic electron tunneling spectroscopy by STM of phonons at solid surfaces and interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      E. Minamitani, N. Takagi, R. Arafune, T. Frederiksen, T. Komeda, H. Ueba, S. Watanabe
    • 雑誌名

      Prog. Surf. Sci.

      巻: 93 号: 4 ページ: 131-145

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2018.09.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 高分解能二光子光電子分光を用いた表面研究2021

    • 著者名/発表者名
      荒船竜一
    • 学会等名
      日本レーザー学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopic Investigation of Opto-spincurrent Control2019

    • 著者名/発表者名
      荒船竜一
    • 学会等名
      Ultrafast surface dynamcs
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopic Demonstration of Opto-spincurrent Control: High resolution two photon photoemission2018

    • 著者名/発表者名
      R. Arafune
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Band splitting due to spin orbit interaction in image potential states2018

    • 著者名/発表者名
      R. Arafune
    • 学会等名
      International Symposium on Spectroscopy and Dynamics at Surface and Interface
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鏡像準位のスピンテクスチャと表面スピン流の光制御2018

    • 著者名/発表者名
      荒船竜一
    • 学会等名
      極限コヒーレント光科学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非占有状態におけるラシュバ分裂2018

    • 著者名/発表者名
      荒船竜一
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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