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スピンおよび角度分解光電子分光の新たな計算法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K05262
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

小林 功佳  お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (80221969)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード光電子分光 / 理論 / 第一原理計算 / 原子層 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 角度分解光電子分光 / バンドの折り返し / 終状態 / 時間分解光電子分光 / 計算物理学 / 表面物理
研究開始時の研究の概要

本研究では、スピンおよび角度分解光電子分光(SARPES)の新たな計算法の開発とその応用を行う。SARPESは、固体表面の電子状態をスピンの情報も含めて詳細に調べることのできる実験方法であり、現在それを用いた研究が盛んに行われている。また、その計算方法については古くから研究されてきた。本研究では、従来の方法とは異なる新たな方法を開発し、それを最近盛んに研究が行われている表面系の計算に応用して新たな物理現象を理論的に探求する。

研究成果の概要

光電子分光の新たな計算方法の開発を行い、それをビスマス表面に適用して、実験とよく一致する結果を得た。特に、第一原理計算でよく用いられている周期的な薄膜構造の電子状態の計算結果から、光電子分光の計算に用いる時間反転LEED状態を構成する方法を新たに考案し、具体的な計算を行った。また、光電子のスピン偏極率の高率化に関する理論的研究を行い、高率化のための構造や条件、方法などを調べた。さらに、磁性遷移金属ダイカルコゲナイドの薄膜の計算を行い、光電子分光の実験との比較により、単層構造の決定を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光電子分光のこれまでには無い計算方法を新たに開発したことは、専門分野における学術的意義がある。特に、従来広く用いられている方法は、計算方法が複雑で、新たにプログラムを作成するためには多くの労力が必要であった。本研究の方法は、現在用いられている第一原理計算の結果を利用し、それにわずかに手を加えるプログラムを作成するだけで光電子分光の計算ができるため、この分野の多くの研究者にとって有益であると思われる。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Formation of monolayer V5Se8 from multilayer VSe2 films via V- and Se-desorption2022

    • 著者名/発表者名
      Sumida Kazuki、Kusaka Shotaro、Takeda Yukiharu、Kobayashi Katsuyoshi、Hirahara Toru
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 号: 19 ページ: 195421-195421

    • DOI

      10.1103/physrevb.106.195421

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short-range magnetic interaction in a monolayer 1T-VSe<sub>2</sub> film revealed by element-specific x-ray magnetic circular dichroism2022

    • 著者名/発表者名
      Sumida Kazuki、Takeda Yukiharu、Kusaka Shotaro、Kobayashi Katsuyoshi、Hirahara Toru
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 6 号: 1 ページ: 014006-014006

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.6.014006

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method of forming time-reversed LEED states from repeated-slab calculations2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Katsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 32 号: 49 ページ: 495002-495002

    • DOI

      10.1088/1361-648x/abb444

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Theoretical Study on Magnetic Structures of V5Se8 Thin Films2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Kobayashi, Kazuki Sumida, and Toru Hirahara
    • 学会等名
      36th European Conference on Surface Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical Calculation of Magnetic Structures of V5Se8 Thin Films2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshii Kobayashi, Kazuki Sumida, Toru Hirahara
    • 学会等名
      The 22nd International Vacuum Congress
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 膜厚および成長条件に依存したVSe2薄膜の電子状態2022

    • 著者名/発表者名
      角田一樹、日下翔太郎、竹田幸治、小林功佳、平原徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 単層V5Se8の磁気構造の計算2022

    • 著者名/発表者名
      小林功佳、角田一樹、平原徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟X線磁気円二色性で探る単層VSe2薄膜の磁性2021

    • 著者名/発表者名
      角田一樹、竹田幸治、日下翔太郎、小林功佳、平原徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Short-range ferromagnetic interaction in a monolayer VSe2 film revealed by element-specific x-ray magnetic circular dichroism2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Sumida, Yukiharu Takeda, Shotaro Kusaka, Katsuyoshi Kobayashi, Toru Hirahara
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of inverse LEED states using results of repeated slab calculations2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Kobayashi
    • 学会等名
      21st International Vacuum Congress
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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