| 研究課題/領域番号 |
23KF0136
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 教授 (80252493)
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| 研究分担者 |
LI WENBIN 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-09-27 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2025年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | 走査トンネル顕微鏡 / 二次元磁性層 / スピン偏極走査トンネル分光 / 量子スピン鎖 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
単層磁性薄膜が実現されると期待されるCrBr3などの分子線蒸着源を用意し、グラフェン・金属基板・超伝導基板上での単層薄膜生成を試みる。蒸着条件を調整することで所望の薄膜を作製するための最適な条件を見出し、走査トンネル顕微鏡を用いて、原子レベルでも欠陥の無い単層薄膜構造を実現する。
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| 研究実績の概要 |
CrBr3やCrCl3などファンデルワールス結合による層状構造を持つ磁性体である金属ハライドの単層膜を分子線エピタクシー法で作成し、原子スケールでの磁化方向決定や励起に伴うエネルギー損失を観測することができるスピン偏極走査トンネル顕微鏡を用いて、二次元磁性体特有の現象を解明することを目的としている。
基板として用いたAu(111)との格子不整合に起因するモアレ構造が走査トンネル顕微鏡観察により見出され、スピン偏極顕微鏡観察では、モアレ構造を反映する特異なスピン配列構造が観察された。第一原理計算により同構造に於いては、Cr原子間距離のわずかな変化によりCr原子間の交換相互作用の符号が変化することが見出されたことから、この特異なスピン配列がモアレ構想によるCr原子間距離の変更によるものであると推論している。現在、構造から予想される原子間距離の分布から交換相互作用の値を見積もり、見積もられた交換相互作用によるモンテカルロ計算から顕微鏡観測されたスピン構造が予測されることを確認することで、この推論の検証を進めている。
また低被覆領域に於いては、CrBr2をユニットとする量子スピン系が実現していることが、非弾性トンネル分光から判明している。ユニット数が異なるさまざまな長さを有する鎖構造のスペクトルから、遮蔽された近藤共鳴やスピン励起信号による解析を行い、系統的なスピン結合系の構築と現象解明を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
二次元磁性層の作製やスピン偏極トンネル顕微鏡による原子分解能でのスピン方向観測など、当初課題としていた項目には着実に到達している。また、ポータブル真空容器や試料ホルダーの開発により作製した試料の光電子分光による測定にも成功するなど、おおむね当初の予定どおりに進展していると言ってよい。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究により明らかになってきた現象につき、更なる解析を進めるとともに、面内での磁気異方性を持つとされるCrCl3についても、スピン偏極顕微鏡観測を進め（分子線エピタキシ―による原子層薄膜の作製は既に確認済）、その素性を明らかにする。面直異方性を持つとされるCrBr3で明らかにされた現象と併せて、包括的な理解を進めていく計画である。
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