逆光電子回折現象を利用したバルク敏感性可変原子構造解析法の確立と応用（国際共同研究強化）

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15KK0167
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 松井 文彦 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (60324977)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2017
• キーワード: 表面・界面物性 / 光電子回折 / 電子分析器 / 電子物性 / 非弾性散乱

研究実績の概要

私たちは、結晶試料から放出される電子の全方位角度分布（ホログラム）に様々な物理現象発現や固体物性の情報が記録されている点に注目し、表面磁気相転移をはじめとする表面電子物性を研究している。本国際共同研究では、実験拠点(スイス新規光電子回折ビームライン[PEARL])にて見出された新規物理現象解明と光電子ホログラムの高効率投影型分析器[PESCATORA]開発を軸に、原子レベルでの表面・界面物性研究を推進することを目的とする。本年も本務の授業のない夏から秋にかけ３カ月スイスに滞在し、共同研究を進めた。
（１）共同研究者Muntwiler氏とともに表面構造に関する国際会議ICSOS(Atlanta)で成果発表を行った。松井は招待講演を行い同国際会議の国際アドバイザーに就任した。
（２）共同研究の成果の一部を2報Phys.Rev.B誌から出版した。Auger電子回折の円二色性という新規物理現象とグラファイトのkz分散に反映される原子軌道配列の解析法に関する基礎的に重要な研究である。他にも総説4報を含め多数の論文を執筆した。
（３）ビームラインPEARLに申請していた３件の実験提案が採択され、1カ月にわたり実験を行った。Bi2Se3,TiO2,SiC表面およびバルクの結晶構造を解析した。
（４）新規分析器PESCATORAの展開を進めた。欧州での製作についてメーカーと打ち合わせを行っている。国際特許のドイツ・米国への権利移行を行った。
（５）エネルギー損失電子回折の論文執筆を進めている。ステップのない2H構造を持つMoSe2やMoS2表面を用いると反転対称性のない原子配列の光電子回折を測定することができる。エネルギー損失電子回折がそれぞれの元素でそのように変化するか詳細に調べている。

研究成果

• [国際共同研究] Paul Scherrer Institut, Swiss Light Source(スイス) (2016)
  • 年月日: 2016-07-08 – 2016-09-30 | 2017-08-082017-10-19
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: Paul Scherrer Institut, Swiss Light Source
  • 主な海外共同研究者名: Matthias Muntwiler
  • 職名: Beamline Scientist
• [国際共同研究] University of Zurich, Physik Institut(スイス) (2016)
  • 年月日: 2016-06-29 – 2016-07-08
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: University of Zurich, Physik Institut
  • 主な海外共同研究者名: Thomas Greber
  • 職名: Professor
• [雑誌論文] Principle and Reconstruction Algorithm for Atomic-Resolution Holography (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Tomohiro、Muro Takayuki、Matsui Fumihiko、Happo Naohisa、Hosokawa Shinya、Ohoyama Kenji、Sato-Tomita Ayana、Sasaki Yuji C.、Hayashi Kouichi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 061002-1～11
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.061002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Holographic Reconstruction of Photoelectron Diffraction and Its Circular Dichroism for Local Structure Probing (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui Fumihiko、Matsushita Tomohiro、Daimon Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 061004-1～11
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.061004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photoelectron Diffraction and Holography Studies of 2D Materials and Interfaces (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuznetsov Mikhail V.、Ogorodnikov Ilya I.、Usachov Dmitry Yu.、Laubschat Clemens、Vyalikh Denis V.、Matsui Fumihiko、Yashina Lada V.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 061005-1～12
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.061005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Separation of Surface- and Bulk-specific Ti L-edge XANES Spectra of Rutile (110) Surface (2018)
  • 著者名/発表者名: Ota Hiroshi、Shimomura Masaru、Matsui Fumihiko
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 013601-1～5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.013601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The 4πkz periodicity in photoemission from graphite (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui Fumihiko、Nishikawa Hiroaki、Daimon Hiroshi、Muntwiler Matthias、Takizawa Masaru、Namba Hidetoshi、Greber Thomas
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 045430-1～6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.045430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Parallel and antiparallel angular momentum transfer of circularly polarized light to photoelectrons and Auger electrons at the Ni L3 absorption threshold (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui Fumihiko、Ota Hiroshi、Sugita Kenji、Muntwiler Matthias、Stania Roland、Greber Thomas
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 035424-1～6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.035424
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic characterization of nano-facet nitridation at SiC (1-100 ) surface (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori Daisuke、Fujita Yoshiki、Hirose Takayuki、Murata Koichi、Tsuchida Hidekazu、Matsui Fumihiko
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 112 ページ: 131603-1～4
  • DOI: 10.1063/1.5020098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Correlation Between High Gas Sensitivity and Dopant Structure in W-doped ZnO (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukami Shun、Taguchi Munetaka、Adachi Yutaka、Sakaguchi Isao、Watanabe Ken、Kinoshita Toyohiko、Muro Takayuki、Matsushita Tomohiro、Matsui Fumihiko、Daimon Hiroshi、Suzuki Taku T.
  • 雑誌名: Physical Review Applied 巻: 7 ページ: 064029-1～6
  • DOI: 10.1103/PhysRevApplied.7.064029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Observation of hidden atomic order at the interface between Fe and topological insulator Bi2Te3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sanchez-Barriga Jaime、Ogorodnikov Ilya I.、Kuznetsov Mikhail V.、Volykhov Andrey A.、Matsui Fumihiko、Callaert Carolien、Hadermann Joke、Verbitskiy Nikolay I.、Koch Roland J.、Varykhalov Andrei、Rader Oliver、Yashina Lada V.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 ページ: 30520～30532
  • DOI: 10.1039/c7cp04875k
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local structural determination of N at SiO2/SiC (000-1) interfaces by photoelectron diffraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Mori Daisuke、Oyama Yoshiki、Hirose Takayuki、Muro Takayuki、Matsui Fumihiko
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 111 ページ: 201603-1～4
  • DOI: 10.1063/1.4997080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Individual Atomic Imaging of Multiple Dopant Sites in As-Doped Si Using Spectro-Photoelectron Holography (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui Kazuo、Matsushita Tomohiro、Natori Kotaro、Muro Takayuki、Morikawa Yoshitada、Hoshii Takuya、Kakushima Kuniyuki、Wakabayashi Hitoshi、Hayashi Kouichi、Matsui Fumihiko、Kinoshita Toyohiko
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 17 ページ: 7533～7538
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b03467
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic Orbital Quantum Number Measurements: Phenomena and Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: MATSUI Fumihiko
  • 雑誌名: Hyomen Kagaku 巻: 38 ページ: 542～547
  • DOI: 10.1380/jsssj.38.542
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] グラファイトのkz分散光電子構造因子による4pi周期性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦、大門寛、滝沢優、Matthias Muntwiler, Thomas Greber
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 光電子ホログラフィーによるグリーンマテリアルの表面局所構造研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦、太田紘志、嶽太輔、松下智裕
  • 学会等名: 応用物理学会関西支部 平成２９年度第１回講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 光電子ホログラフィー (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦
  • 学会等名: 新学術領域研究 ３Ｄ活性サイト科学 春の学校
  • 招待講演
• [学会発表] 光電子回折を利用した局所構造と電子状態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Site-specific Atomic Imaging and Electron Spectroscopy by Photoelectron Diffraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Matsui
  • 学会等名: International Conference on Structure of Surface
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 原子分解能ホログラフィーによる層状物質の局所構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦
  • 学会等名: 第11回 物性科学領域横断研究会
  • 招待講演
• [学会発表] PESCATORA: Projector for ESCA to Real Space Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Matsui , Hiroshi Ota, Yoshiki Fujita, Takuya Shimano, Yoshinori Yoshida, Daisuke Take, Kenji Sugita, Yoshiki Oyama, Takuya Kishimoto, Hiroaki Nishikawa, Hiroyuki Matsuda
  • 学会等名: Atomic Level Characterization
  • 国際学会
• [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis: Chapter 73 Photoelectron Diffraction (2018)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Matsui and Tomohiro Matsushita
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: Springer International Publishing AG.
  • ISBN: 10.1007/978-981-10-6156-1_73
• [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis: Chapter 7 Auger electron Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Matsui
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Springer International Publishing AG.
  • ISBN: 10.1007/978-981-10-6156-1_7
• [図書] Compendium of Surface and Interface Analysis: Chapter 73 Photoelectron Holography (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Matsushita and Fumihiko Matsui
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: Springer International Publishing AG.
  • ISBN: 10.1007/978-981-10-6156-1_74