スピン偏極表面電子状態を用いた新奇スピンフィルタ材料の探索

• 研究課題/領域番号: 26887024
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大坪 嘉之 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (70735589)
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: スピントロニクス / 表面電子状態 / 電子線スピンフィルタ / スピンフィルタ / スピン軌道相互作用 / スピン・角度分解光電子分光

研究成果の概要

電子の電荷・スピンの両性質を用いるスピントロニクス技術の応用例の１つである電子線スピンフィルタ機能に着目し、(1)未知物質の電子線スピンフィルタ機能の測定方法の確立と、(2)高効率・長寿命な新奇電子線スピンフィルタ候補物質の探索の２点を目的として研究を行った。スピンフィルタ機能の測定方法に関しては、通常の電子銃とMott型のスピン検出器の組み合わせを用い、未知物質の電子線スピン反射率を測定できることを示した。またBi被覆InSb(001)基板において複数種類の１次元的な未知の表面原子構造を作製した。得られた新表面構造の今後のスピントロニクス分野への応用が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Synchrotron SOLEIL/Univ. Paris-Sud/Universite Francois Rabelais de Tours(フランス)
• [雑誌論文] Spin to Charge Conversion at Room Temperature by Spin Pumping into a New Type of Topological Insulator: α-Sn Films (2016)
  • 著者名/発表者名: J-C Rojas-Sanchez, S Oyarzun, Y Fu, A Marty, C Vergnaud, S Gambarelli, L Vila, M Jamet, Y Ohtsubo, A Taleb-Ibrahimi, P Le Fevre, F Bertran, N Reyren, J-M George, A Fert
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.096602
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large modification in insulator-metal transition of VO2 films grown on Al2O3 (001) by high energy ion irradiation in biased reactive sputtering (2016)
  • 著者名/発表者名: Nurul Hanis Azhan, Kunio Okimura, Yoshiyuki Ohtsubo, Shin-ichi Kimura, Mustapha Zaghrioui, and Joe Sakai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 119 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4941348
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface Tomonaga-Luttinger-liquid state on Bi/InSb(001) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohtsubo, J. Kishi, K. Hagiwara, P. L. Fevre, F. Bertran, A. T. Ibrahimi, H. Yamane, S. Ideta, M. Matsunami, K. Tanaka, and S. Kimura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 25
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.256404
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical spin-orbital polarization of a giant Rashba system (2015)
  • 著者名/発表者名: Lewis Bawden, Jonathan M Riley, Choong H Kim, Raman Sankar, Eric J Monkman, Daniel E Shai, Haofei I Wei, Edward B Lochocki, Justin W Wells, Worawat Meevasana, Timur K Kim, Moritz Hoesch, Yoshiyuki Ohtsubo, Patrick Le Fevre, Craig J Fennie, Kyle M Shen, Fangcheng Chou, Phil DC King
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 1 号: 8
  • DOI: 10.1126/sciadv.1500495
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Topological phase diagram and saddle point singularity in a tunable topological crystalline insulator (2015)
  • 著者名/発表者名: Madhab Neupane, Su-Yang Xu, R Sankar, Q Gibson, YJ Wang, I Belopolski, N Alidoust, G Bian, PP Shibayev, DS Sanchez, Y Ohtsubo, A Taleb-Ibrahimi, S Basak, W-F Tsai, H Lin, Tomasz Durakiewicz, RJ Cava, A Bansil, FC Chou, M Zahid Hasan
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.075131
  • 査読あり / 国際共著
• [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] New aspects of electronic excitations at the bismuth surface: Topology, thermalizatoin and coupling to coherent phonons (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Perfetti, J. Faure, E. Papalazarou, J. Mauchain, M. Marsi, M.O. Goerbig, A. Taleb-Ibrahimi, Y. Ohtsubo
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: - ページ: 60-65
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2014.12.004
  • 査読あり
• [学会発表] InSb(001)基板上に作製したBi薄膜の1次元的な表面電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸潤一郎, 大坪嘉之, 萩原健太, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 第７１回年会
  • 発表場所: 東北学院大（宮城県 仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 近藤絶縁体YbB12(001)表面の角度分解光電子分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 大坪嘉之，岸潤一郎，松波雅治， 田中清尚， 伊藤孝寛，宮崎秀俊，伊賀文俊，J. Rault，P. Le Fevre， F. Bertran， A. Taleb-Ibrahimi，木村真一
  • 学会等名: 第２９回日本放射光学会年会 放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東大物性研柏の葉キャンパス（千葉県 柏市)
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 近藤絶縁体YbB12(001)表面の角度分解光電子分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 岸潤一郎, 大坪嘉之, 松波雅治, 田中清尚, 伊藤孝寛, 宮崎秀俊, 伊賀文俊, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府 吹田市)
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Bi被覆InSb(001)上の1次元金属的電子状態と表面原子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大坪嘉之, 岸潤一郎, 萩原健太, Patrick Le Fevre, Francois Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, 松波雅治, 田中清尚, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府 吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Surface states of elemental topological materials: alpha tin and bismuth (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Ohtsubo
  • 学会等名: SOCSIS (Spin-Orbit Coupling in Surface or Interface States) 2015
  • 発表場所: Spetses (Greece)
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 表面一次元原子鎖Au/Ge(001)の二次元電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢治光一郎，湯川龍，金聖憲，大坪嘉之，P. Le Fevre，F. Bertran，A. Taleb-Ibrahimi，松田巌，中辻寛，小森文夫
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Bi/InSb(001)-c(2×6)表面における1次元金属的電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大坪嘉之，岸潤一郎，萩原健太，P. Le Fevre，F. Bertran，A. Taleb-Ibrahimi，松波雅治，田中清尚，木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Bi単結晶のトポロジカル表面状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大坪 嘉之, L. Perfetti, M.O. Goerbig, P. Le Fevre, F. Bertran, A. Taleb-Ibrahimi
  • 学会等名: 日本放射光学会年会 放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
  • 年月日: 2015-01-11
• [学会発表] 単元素トポロジカル物質の表面電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大坪 嘉之
  • 学会等名: 日本物理学会２０１４年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県）
  • 年月日: 2014-09-08
  • 招待講演
• [備考] 1次元での電子の振る舞いを固体表面で実証
  • URL: http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2015/20151202_2