半導体表面、トポロジカル絶縁体表面およびそれらのヘテロ界面におけるスピン輸送

• 研究課題/領域番号: 24340069
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 有賀 哲也 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70184299)
• 研究分担者: 八田 振一郎 京都大学, 大学院理学研究科, 助教 (70420396)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2014年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2012年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: ラシュバ効果 / 単原子層 / 表面・界面物性 / 電子輸送 / 低次元金属 / スピンエレクトロニクス / 超薄膜

研究成果の概要

5－300 Kの温度範囲で金属単原子層の電気伝導度を高精度で測定する手法を開発した。7端子法によるスピン偏極測定により、Silsbeeにより提唱されたRashba電子系におけるスピン偏極電流仮説について精密な検証実験を行い、否定的に解決した。さらに、4端子法により、Ge(111)表面上のPb単原子層のシート伝導度の温度依存性を測定した。従来知られている金属単原子層と比べて1桁以上も大きなシート伝導度、2桁大きいステップ伝導度を有することを見出した。また、Ge(111)表面にBr等の単原子層を吸着させると、Geの表面内部に表面状態が形成され、Rashbaスピン分裂することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental evidence for two-dimensional states localized in subsurface region of Ge(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yaji, Y. Ohtsubo, S. Hatta, H. Okuyama, R. Yukawa, I. Matsuda, P. Le Fevre, F. Bertran, A. Taleb-Ibrahimi, A. Kakizaki, T. Aruga
  • 雑誌名: J. Electron Spectros. Relat. Phenom 巻: 201 ページ: 92-97
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2014.09.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different types of Rashba spin-split surface states on Ge(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Aruga
  • 雑誌名: J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 巻: 201 ページ: 74-80
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2014.10.004
  • NAID: 120005674614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous electrical conduction in a monatomic Pb layer on Ge(111) (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hatta, T. Noma, H. Okuyama, T. Aruga
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 24 ページ: 245407-245407
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.245407
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-dimensional states localized in subsurface layers of Ge(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohtsubo, K. Yaji, S. Hatta, H. Okuyama, T. Aruga
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.245310
  • NAID: 120005373072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarized surface states on Br/Ge (111)-(1x1) : Surface Spin polarization without heavy elements (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohtsubo, et al.
  • 雑誌名: Physical Reiew B 巻: 86 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.165325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and electronic properties of the Pb/Ge(111)-β(√3×√3)R30° surface studied by photoelectron spectroscopy and first-principles calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yaji, S. Hatta, H. Okuyama, T. Aruga
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 号: 23 ページ: 235317-235322
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.235317
  • 査読あり
• [学会発表] LEEDによる二種類のIn/Si(111)-√7×√3構造の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎，飯田龍，奥山弘，有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 表面Rashba効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] In/Si(111)-(4×1)表面における相転移のヒステリシス (2014)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎，野間俊，奥山弘，有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] XMCDによる金属吸着半導体表面上に吸着したFeおよびCo原子の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎，坂田直人，奥山弘，有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] In/Si(111)-(4x1)表面の相転移と電気伝導度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎、野間俊、奥山弘、有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 平塚
• [学会発表] 半導体上でスピン分裂した金属表面状態の発見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Pb/Ge(111)-(√3x√3)-β表面の電気伝導度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野間俊、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] Electrical conductance through surface states with large Rashba-type spin splitting (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Hatta, T. Noma, H. Okuyama, T. Aruga
  • 学会等名: 19th International Vacuum Congress
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] TlBiSe2(111)表面の原子構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎、中辻一貴、大坪嘉之、奥山弘、有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] 金属単原子層の電気伝導度に対する吸着原子の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野間俊、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] PbまたはBi吸着Ge/Si(111)表面の電子構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎、林幸広、野間俊、奥山弘、有賀哲也
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] Spin-polarized electronic states at surfaces and interfaces of Ge (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aruga
  • 学会等名: 10th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] 重元素吸着Ge(111)表面のスピン偏極状態と電気伝導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 八田振一郎
  • 学会等名: 第4回放射光若手研究会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-08-29
• [学会発表] Spin-polarized surface states induced by spin-orbit interaction on semiconductor surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: 有賀哲也
  • 学会等名: 村田セミナー
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] Large Rashba spin splitting on semiconductor surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aruga
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research
  • 発表場所: Seoul (Korea)(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-25
• [図書] 問題と解説で学ぶ表面科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日本表面科学会 編（分担執筆）
  • 総ページ数: 194
  • 出版者: 共立出版
• [産業財産権] 超薄膜の電気伝導の測定における多端子プローブ、測定装置及び測定方法 (2013)
  • 発明者名: 八田振一郎、有賀哲也
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 2013-011133
  • 出願年月日: 2013-01-24