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2013 年度 実績報告書

機能性4探針STMによる分子の電子・スピン輸送特性の研究

計画研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 25110010
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関東京大学

研究代表者

長谷川 修司  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00228446)

研究分担者 平原 徹  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30451818)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード多探針走査トンネル顕微鏡 / 分子電気伝導 / スピン伝導
研究概要

(1)本研究において,単一分子の電気伝導やスピン輸送特性を測定するために当研究室に既存の4探針走査トンネル顕微鏡 (4探針STM)装置を用いるが、その装置によって試料よび探針を観察するために搭載されている走査電子顕微鏡(SEM)鏡筒 「2レンズエレクトロンカラム(2LE)」(米国FEI社製)で高分解能・低電子線照射損傷で2次電子像観察を可能とするための専用のコントローラを導入した。その結果、ある程度高分解能化が実現したが、分子構造体の観察には不十分であった。分解能が十分上がらない原因を探索したところ、実験室に浮遊する交流磁場の影響であることがわかったので、試験的に簡易型のパーマロイフィルムでチャンバーをシールドしたところ、分解能が若干向上した。来年度は、試料室チャンバー内にパーマロイ板の磁気シールドを設置することによって、浮遊磁場を完璧にシールドしてSEM分可能を格段に向上させたい。
(2)シリコンの平面型構造であるシリセンの多層膜をAg(111)面上に成長させ、その原子配列構造を低速電子回折の強度解析で調べた。その結果、シリコン層はダイヤモンド構造に極めて近い格子を組んでいるため多層シリセンとは言えないこと、また、シリコン最上原子層にはAgの1原子層が偏せきしてSi(111)-√3×√3-Ag表面構造をとっていることがわかった。以上より多層シリセンは形成されていないことが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度は、本研究での実験の中心となる4探針走査トンネル顕微鏡に結合してある走査電子顕微鏡の分解能を、その専用コントローラを導入することによって十分向上させる予定であったが、分解能を劣化させる原因が実験室に浮遊する交流磁場であることが判明し、平成26年度に根本的な対策を施すことになった。これにより、平成25年度には分子系の測定実験までこぎつけることができなかった。

今後の研究の推進方策

4探針走査トンネル顕微鏡の試料室内面にパーマロイ板による磁気シールドを設置し、実験室内に浮遊する交流磁場の影響を低減させる。そのためのパーマロイ板の形状設計および仕様の決定を行い、製作依頼をなるべく早く出す。走査電子顕微鏡の高分解能化が実現した暁には、本研究の目的である分子構造体の電気伝導およびスピン伝導計測を行う。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anisotropic Electronic Conduction in Metal Nanofilms Grown on a One-Dimensional Surface Superstructure2014

    • 著者名/発表者名
      N. Nagamura, R. Hobara, T. Uetake, T. Hirahara, M. Ogawa, T. Okuda, K. He, P. Moras, P. M. Sheverdyaeva, C. Carbone, K. Kobayashi, I. Matsuda, and S. Hasegawa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 ページ: 125415(5p)

    • DOI

      : 10.1103/PhysRevB.89.125415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fermi level tuning of topological insulator thin films2013

    • 著者名/発表者名
      M. Aitani, Y. Sakamoto, T. Hirahara, M. Yamada, H. Miyazaki, M. Matsunami, S. Kimura, and S. Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 ページ: 110112(8p)

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.110112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ transport measurements on ultrathin Bi(111) films using a magnetic tip: Possible detection of current-induced spin polarization in the surface states2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tono, T. Hirahara, and S. Hasegawa
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 15 ページ: 105018(14p)

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/10/105018

    • 査読あり
  • [学会発表] 多層シリセンの構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      白井皓寅, 白澤徹郎, 平原徹, 高橋敏男, 長谷川修司
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 低温強磁場下で動作する走査トンネルポテンショメトリ装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      中村友謙, 保原麗, 長谷川修司, 平原徹
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] スピン偏極イオン散乱分光法を用いたBi超薄膜における電流誘起スピン偏極の検証2014

    • 著者名/発表者名
      一ノ倉聖, 平原徹, 鈴木拓, 長谷川修司
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] In situ FIB加工微細構造を用いたBi2Se3のスピンホール効果測定2014

    • 著者名/発表者名
      福居直哉、平原徹、長谷川修司
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 4探針型走査トンネル顕微鏡によるナノスケール計測2014

    • 著者名/発表者名
      長谷川修司
    • 学会等名
      精密工学会2014年度春季大会
    • 発表場所
      東京大学、東京
    • 年月日
      20140318-20140320
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrathin materials2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hirahara
    • 学会等名
      The 8th Japanese-French Frontiers of Sciences Symposium
    • 発表場所
      Metz, France
    • 年月日
      20140128-20140128
  • [学会発表] Spin-Resolved Transport at Surface States: Current-Induced Spin Polarization and Spin Hall Effect2014

    • 著者名/発表者名
      T. Tono, N. Fukui, T. Hirahara, R. Hobara, and S. Hasegawa
    • 学会等名
      Symposium on Surface and Nano Sciences 2014
    • 発表場所
      Furano, Japan
    • 年月日
      20140115-20140117
  • [学会発表] ビスマスはトポロジカル物質か?2013

    • 著者名/発表者名
      平原徹
    • 学会等名
      科研費基盤研究A「固体中のディラック電子」第3回研究会
    • 発表場所
      赤穂、兵庫
    • 年月日
      20131222-20131223
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin at Crystal Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa
    • 学会等名
      Workshopon on Quantum Materials at Max Planck Institute
    • 発表場所
      Stuttgart, Germany
    • 年月日
      20131208-20131210
    • 招待講演
  • [学会発表] Bi2Se3薄膜のin situ 微細加工と4探針測定によるスピンホール効果検出の試み2013

    • 著者名/発表者名
      福居直哉、平原徹、長谷川修司
    • 学会等名
      表面科学学術講演会
    • 発表場所
      つくば、茨城
    • 年月日
      20131125-20131127
  • [学会発表] Spin Splitting and Spin Transport2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa
    • 学会等名
      2013 NSFC-JSPS
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20131022-20131022
    • 招待講演
  • [備考] Hasegawa Lab

    • URL

      http://www-surface.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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