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2018 年度 実績報告書

偏光ESR法によるバレートロニクス物質の微視的評価とバレースピンポンピング

研究課題

研究課題/領域番号 16K04882
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

大島 勇吾  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (10375107)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード単層遷移金属ダイカルコゲナイド / 電子スピン共鳴
研究実績の概要

近年、電子の「バレー」という量子力学的な内部自由度を有する単層遷移金属ダイカルコゲナイドが着目されているが、これらの物質のg値やスピン軌道相互作用といったバレーの微細構造は明らかになっていない。本研究はミリ波~サブミリ波領域のワイヤーグリッド偏光子を用いた高感度の偏光電子スピン共鳴(ESR)プローブを新たに開発し、バンドやバレーが制御された単層遷移金属ダイカルコゲナイドにおいてESRを観測することによってバレートロニクス物質の微細構造を明らかにする事を目的とする。
初年度から昨年度にかけて、ワイヤーグリッド偏光子をいくつか作製し、その性能の検証を行った。今年度は、その中で最もパフォーマンスの良かったワイヤーグリッド偏光子を既存のESR装置に組み込んだ。ESR用の標準試料であるDPPHを用いてテストを行い、狙い通り、ミリ波の偏光に依存したESR信号が得られた。しかしながら、従来のファブリペロー共振器を使った時に比べ、ESR信号の劇的な感度の向上は見られなかった。これは、既存のESR装置で使用されている導波路の円筒導波管が照射したミリ波の偏光を保持できていないために、期待した感度の向上が達成できなかった可能性が考えられる。今後は、導波路にコルゲート導波管を用いることによって、ESR信号の感度の向上を目指していきたい。
一方で、従来の共振器で観測されたブロードなESR信号は、単層MoS2ではなく、基板由来の非本質的な信号であることがわかった。上述の通り、偏光ESRでの感度の向上にはコルゲート導波管の導入が必要で、補助事業期間中には対応できない事から、今後は単層遷移金属ダイカルコゲナイドのESR信号の電気的もしくは光学的観測に挑戦していく計画である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evidence of low-energy singlet excited states in the spin-12 polyhedral clusters {Mo72V30} and {W72V30} with strongly frustrated kagome networks2019

    • 著者名/発表者名
      Kihara T.、Nojiri H.、Narumi Y.、Oshima Y.、Kindo K.、Heesing C.、Schnack J.、M?ller A.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 064430

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.064430

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detailed X-band Studies of the π-d Molecular Conductor λ-(BETS)2FeCl4: Observation of Anomalous Angular Dependence of the g-value2018

    • 著者名/発表者名
      Lee Taehoon、Oshima Yugo、Cui Hengbo、Kato Reizo
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 114702~114702

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.114702

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子性物質・原子層物質のための高感度ESR測定装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      大島勇吾、木村尚次郎、加藤礼三、蒲江、竹延大志
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会 同志社大学
  • [学会発表] 機能性物質・生体試料のための高感度および空間分解能ESR測定装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      大島勇吾、木村尚次郎、関原早苗、小嶋聡一、加藤礼三
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会 北海道大学
  • [学会発表] Development of high-sensitive ESR sysytem for functional and molecular materials2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Oshima
    • 学会等名
      4th International Conference on Functional Materials Science 2018, Bali, Indonesia
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 加藤分子物性研究室

    • URL

      http://www2.riken.jp/lab-www/molecule/index.html

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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