独立駆動4探針・磁性探針STMによるスピン偏極した1次元電子系の研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K17464
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 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): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: トポロジカル絶縁体 / 磁性

研究実績の概要

本研究では、スピン偏極したバンド分散を持つトポロジカル絶縁体Bi2Se3にMnを組み込んだ人工構造MnBi2Se4/Bi2Se3について、その物性を明らかにするため様々な実験を行った。理論計算から、Bi2Se3の表面スピン偏極バンドの電子軌道と磁性体Mnの電子軌道が重なることで、ディラックコーンにギャップが生じたことを明らかにした。また、SQUIDおよびXMCD測定により、MnBi2Se4の強磁性の詳細を明らかした。以上の研究結果をまとめた論文は、米国化学会Nano Lettersに掲載された。
1次元構造の研究として、Si(110)表面を水素終端したH:Si(110)-(1x1)構造について角度分解光電子分光測定により、その電子状態を明らかにした。我々の研究グループが開発した手法では、水素終端したH:Si(110)は、ダングリングボンドが1次元鎖のように終端され、かつ大気下でも非常に安定な構造をもつ。実験の結果、1次元鎖と同じ向きの、1次元のバンド分散を観測した。理論計算との比較から、このバンド分散が水素終端されたダングリングボンドの構造に由来することがわかった。以上の結果は、米国物理学会Physical Review Bに掲載された。この後、この１次元鎖の輸送特性を明らかにしたい。
さらに、上記研究テーマと並行して、(Tl, Pb)原子層合金やPb薄膜における表面超伝導気候の解明、単層遷移金属ダイカルコゲナイドTiTe2の電荷密度波の観測などを行い、これらの研究結果について論文発表および学会発表を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic electronic band structure of intrinsic Si(110) studied by angle-resolved photoemission spectroscopy and first-principles calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Stephane Yu、Takayama Akari、Kawamoto Erina、Hu Chunping、Hagiwara Satoshi、Watanabe Kazuyuki、Takahashi Takashi、Suto Shozo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 125302
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.125302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of charge density waves and a pseudogap in single-layer TiTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen P.、Pai Woei Wu、Chan Y.-H.、Takayama A.、Xu C.-Z.、Karn A.、Hasegawa S.、Chou M. Y.、Mo S.-K.、Fedorov A.-V.、Chiang T.-C.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 516
  • DOI: 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] Large-Gap Magnetic Topological Heterostructure Formed by Subsurface Incorporation of a Ferromagnetic Layer (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirahara T., Eremeev S. V., Shirasawa T., Okuyama Y., Kubo T., Nakanishi R., Akiyama R., Takayama A., Hajiri T., Ideta S., Matsunami M., Sumida K., Miyamoto K., Takagi Y., Tanaka K., Okuda T., Yokoyama T., Kimura S., Hasegawa S., Chulkov E. V.
  • 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] Two-Dimensional Superconductivity in Intercalated Bilayer Graphene (2017)
  • 著者名/発表者名: TAKAHASHI Takashi、SUGAWARA Katsuaki、ICHINOKURA Satoru、TAKAYAMA Akari、HASEGAWA Shuji
  • 雑誌名: Hyomen Kagaku 巻: 38 ページ: 460～465
  • DOI: https://doi.org/10.1380/jsssj.38.460
  • 査読あり
• [学会発表] Structural analysis of bilayer graphene on SiC substrate by total-reflection high-energy positron diffraction (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Endo, Y. Fukaya, I. Mochizuki, A. Takayama, T. Hyodo and S. Hasegawa
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2018
  • 国際学会
• [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 (2017年秋季大会)
• [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: 日本表面科学会 2017年真空・表面科学合同講演会
  • 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, T. Sato, S. Souma, T. Oguchi, T. Takahashi
  • 学会等名: Nano-Micro Conference 2017
  • 国際学会 / 招待講演