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

2017 年度 実績報告書

• 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
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長谷川 修司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00228446)
• 研究分担者: 秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962) ; 高山 あかり 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70722338)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 分子電気伝導 / 多探針走査トンネル顕微鏡 / 金属ジチオレン錯体 / グラフェン / スピン流

研究実績の概要

１．金属ジチオレン錯体ナノシート：昨年度に引き続き、領域内共同研究（東京大学西原グループ）で提供いただいた亜鉛ジチオレン錯体(ZnDT)ナノシートと、Znを他の金属原子に置換した金属置換体ナノシートの伝導測定を4探針型STMを用いて行った。ZnDTは電気伝導測定で絶縁体であることが確認された。また、ZnDTナノシートをCu溶液に曝すことでCuDTナノシートが形成されて半導体になることを確認した。同様にNi、Pd、CoについてもZnと置換しうることを確認し、金属置換による各種ジチオレンシートの形成が可能となった。

２．Caインターカレート2層グラフェンの構造解析：SiC(0001)上のCaインターカレート2層グラフェンは臨界温度4 Kで超伝導転移することを当研究室で示していたが、その原子構造は未だ明らかでないため、全反射高速陽電子回折法を用いてその構造解析を行った。その結果、グラフェン-Buffer層間にCa原子がインターカレートすること、グラフェン-グラフェン層間にはインターカレートしないことが明らかになった。また、インターカレートしたCa原子の上下に存在する炭素原子層がAA積層構造を形成していること、Ca原子がインターカレートした層間の距離(4.38 Å)が、CaインターカレートしたバルクグラファイトC6Caの層間距離 (4.5 Å)に近いことが分かった。

３．純スピン注入プローブの開発：AFMやSTM、多端子プローバーに搭載でき、任意の場所でスピン流の生成・測定ができるスピン注入プローブの開発を行っている。昨年度に引き続き試作プローブの検証と改良を行った。金の細線に面内方向スピンを注入すると、逆スピンホール効果によりスピンの向きと垂直な方向に電圧が発生する。測定された逆スピンホール抵抗はスピンの拡散を考慮したシミュレーションを行った結果、合理的な値であることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Inst of Automation & Control Processes/Far Eastern Federal University/Tomsk State University(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Inst of Automation & Control Processes/Far Eastern Federal University/Tomsk State University
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Univ of Illinois at Urbana-Champaign/Lawrence Berkeley National Laboratory/Georgia Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Univ of Illinois at Urbana-Champaign/Lawrence Berkeley National Laboratory/Georgia Institute of Technology
• [国際共同研究] National Taiwan University/Academia Sinica(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: National Taiwan University/Academia Sinica
• [国際共同研究] Donostia International Physics Center(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Donostia International Physics Center
• [雑誌論文] Observation of Anisotropic Band Splitting in Monolayer NbSe2: Implications for Superconductivity and Charge Density Wave (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakata, K. Sugawara, S. Ichinokura, Y. Okada, T. Hitosugi, T. Koretsune, S. Hasegawa, T. Sato, and T. Takahashi
  • 雑誌名: npj 2D Materials and Applications 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Berry phase shift from 2π to π in Bilayer graphene by Li-intercalation and sequential desorption (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Akiyama, Y. Takano, Y. Endo, S. Ichinokura, R. Nakanishi, K. Nomura, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 110 ページ: 233106-1～4
  • DOI: 10.1063/1.4984958
  • 査読あり
• [雑誌論文] A large-gap magnetic topological heterostructure formed by subsurface incorporation of a ferromagnetic layer (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, S. V. Eremeev, T. Shirasawa, Y. Okuyama, T. Kubo, R. Nakanishi, R. Akiyama, A. Takayama, T. Hajiri, S. Ideta, M. Matsunami, K. Sumida, K. Miyamoto, Y. Takagi, K. Tanaka, T. Okuda, T.Yokoyama, S. Kimura, S. Hasegawa, and E. V. Chulkov
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 17 ページ: 3493-3500
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00560
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emergence of charge density waves and a pseudogap in single-layer TiTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Chen, Woei Wu Pai, Y.-H. Chan, A. Takayama, C.-Z. Xu, A. Karn, S. Hasegawa, M. Y. Chou, S.-K. Mo, A.-V. Fedorov, and T.-C. Chiang
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 516-1～6
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00641-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ２層グラフェン層間化合物の２次元超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋隆、菅原克明、一ノ倉聖、高山あかり、長谷川修司
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 38 ページ: 460-465
  • DOI: 10.1380/jsssj.38.460
  • 査読あり
• [学会発表] Graphene Intercalation (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Endo, S. Ichinokura, R. Akiyama, A. Takayama, S. Hasegawa, K. SuzukiA, K. SugawaraB, T. Takahashi, K. Nomura, and W.-X. Tang
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Sciences 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 純スピン流注入プローブの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 保原麗, 長谷川修司
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] カルシウム・インタカレートした２層グラフェンの超伝導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 一ノ倉 聖、菅原 克明、高山 あかり、高橋 隆、長谷川修司
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折法による2層グラフェン層間化合物の構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠藤由大, 深谷有喜, 望月出海, 高山あかり, 兵頭俊夫, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Atomic-Layer Superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Graphene Intercalation (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 5th Workshop on Physics between Ecole Normale Superiure and University of Tokyo
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] One-dimensional edge states with spin splitting in bismuth (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama
  • 学会等名: Nano-Micro Conference 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic-Layer Superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 16th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Monatomic-Layer Superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 13th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic-Layer Superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: Graphene EU Flagship-Japan Second Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multi-probe Techniques for Surfaces and 2D Materials --Superconductivity and Spin Current at Surfaces-- (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: Surface Physics and LEEM workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Weak localization in bilayer graphene with Li-intercalation/desorption (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Endo, S. Ichinokura, R. Akiyama, A. Takayama, K. Sugawara, T. Takahashi, K. Nomura and S. Hasegawa
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
  • 国際学会
• [学会発表] Rashba 系表面超構造の超 伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり、長谷川修司
  • 学会等名: 2017 年真空・表面科学合同講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 原子層超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: 京都大学基礎物理学研究所研究会 「超伝導研究の最先端：多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー、人工制御」
  • 招待講演
• [学会発表] ラシュバ超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェンへのインターカレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠藤由大, 一ノ倉聖, 鈴木克郷, 菅原克明, 秋山了太, 高山あかり, 野村健太郎, 高橋隆, 長谷川修司
  • 学会等名: 平成29年度 東北大学 電気通信研究所 共同プロジェクト研究会「電荷とスピンの制御に基づく精密物性科学の構築とデバイス応用」
• [学会発表] 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 (2017)
  • 著者名/発表者名: 保原麗、長谷川修司
  • 学会等名: 分子アーキテクトニ クス第 8 回領域会議
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折法によるSiC上Liインターカレーション2層グラフェンの構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 遠藤由大, 望月出海, 深谷有喜, 高山あかり, 兵頭俊夫, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会 2017秋季大会
• [学会発表] グラフェン/SiCの輸送特性：基板との相互作用の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山あかり, 遠藤由大, 金觀洙, 朴君昊, 遠藤則史, 保原麗, 吹留博一, 末光眞希, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
• [図書] 科学の技法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 東京大学教養教育高度化機構初年次教育部門、増田 建、坂口 菊恵編, 長谷川修司他著
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 東京大学出版会
  • ISBN: 978-4-13-062318-6
• [備考] 長谷川研究室
  • URL: http://www-surface.phys.s.u-tokyo.ac.jp/