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2020 年度 実績報告書

軌道磁気量子数計測法の確立と低次元電子物性研究への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H02911
研究機関分子科学研究所

研究代表者

松井 文彦  分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 主任研究員 (60324977)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード光電子回折 / 光電子分光 / 軌道磁気量子数 / 表面原子構造
研究実績の概要

本研究は、光電子回折法をベースにした独自の軌道磁気量子数計測法の開発と測定装置の整備、様々な材料の表面を舞台にした低次元電子物性研究への適応を目的とする。軌道磁気量子数は局所的な電子運動の対称性と結びつき、様々な電子物性の発現と密接な関係にある。光電子回折における前方収束ピークから元素・内殻準位選択的に電子構造の情報を抽出することができる。円偏光励起で観測される円二色性から、こうした物性発現の鍵となる軌道磁気量子数を計測する手段を構築した。内殻吸収端における共鳴Auger電子回折にでもこうした円二色性が現れることを見出したが、3d遷移金属・2p典型元素の系について系統的に調べ、特にCu~Feの後期遷移金属でこの効果(2正孔生成)が顕著に現れることを明らかにした。逆にTi化合物など前期遷移金属では共鳴光電子放出(1正孔生成)が支配的となり、元素選択的に特定のバンド分散が強調されて観測できることを示した。GraphiteでC K吸収端では両方の効果が、酸化物のO K吸収端では共鳴Auger電子の効果を確認した。前者の炭素吸収端の共鳴Auger電子で特異なバンド分散様の振る舞いを観測したが通常の光電子とは異なり2電子の総運動量が保存される遷移過程を経ることを見出した。これはGrapheneでも観測に成功した。最終年度に一連の研究を盛り込んだ教科書を出版(「光電子分光詳論」丸善)した。
広い波数領域での光電子回折を一度に取得するための装置開発を進め、当初のPESCATORAに加え全角度取り込みを可能にするOPAL(全天球光電子取り込み電場レンズ)、90°偏向イメージングでスピン量子数の垂直成分の解析の道を拓く分析器の考案を行い、それぞれ特許出願にこぎつけた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Forschungszentrum Juelich(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Forschungszentrum Juelich
  • [雑誌論文] 90°-deflection imaging electron analyzer for measuring wide 2D angular distribution and perpendicular spin texture2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Hiroyuki、Matsui Fumihiko
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 245 ページ: 147001~147001

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2020.147001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory for High‐Angular‐Resolution Photoelectron Holograms Considering the Inelastic Mean Free Path and the Formation Mechanism of Quasi‐Kikuchi Band2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Tomohiro、Muro Takayuki、Yokoya Takayoshi、Terashima Kensei、Kato Yukako、Matsui Hirosuke、Maejima Naoyuki、Hashimoto Yusuke、Matsui Fumihiko
    • 雑誌名

      physica status solidi (b)

      巻: 257 ページ: 2000117~2000117

    • DOI

      10.1002/pssb.202000117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphene as reusable substrate for bialkali photocathodes2020

    • 著者名/発表者名
      Guo Lei、Yamaguchi Hisato、Yamamoto Masahiro、Matsui Fumihiko、Wang Gaoxue、Liu Fangze、Yang Ping、Batista Enrique R.、Moody Nathan A.、Takashima Yoshifumi、Katoh Masahiro
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 ページ: 251903~251903

    • DOI

      10.1063/5.0010816

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoelectron Momentum Microscope at BL6U of UVSOR-III synchrotron2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui Fumihiko、Makita Seiji、Matsuda Hiroyuki、Yano Takayuki、Nakamura Eiken、Tanaka Kiyohisa、Suga Shigemasa、Kera Satoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: 067001~067001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab9184

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Soft-X-ray Photoelectron Momentum Microscopy for Selective Atomic/Molecular Orbital Excitation2020

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Matsui
    • 学会等名
      Next Generation Spectro-Micro/Micro-Spectroscopy Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UVSOR光電子運動量顕微鏡による局所電子状態解析拠点の構築2020

    • 著者名/発表者名
      松井 文彦,牧田 誠二,松田 博之,岡野泰彬,矢野隆行,中村 永研,出田真一郎,田中清尚,長谷川 友里,菅 滋正,解良 聡
    • 学会等名
      表面真空学会年会
  • [学会発表] 波数空間におけるMoS2価電子バンドの原子軌道への分解2020

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎,上野啓司,松田博之, 松井文彦
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 白金(111)面におけるナノグラフェン形成2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤理, 松井文彦, 田旺帝, 中村将志, 雨宮健太, 尾﨑弘行
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] Dph-BTBTの伝導におけるHOMO-1の影響2020

    • 著者名/発表者名
      岩澤 柾人、長谷川 友里、野崎 美沙、栗原 俊平、大瀧 峻也、二木 かおり、石井 宏幸、佐々木 正洋、松井 文彦、解良 聡、山田 洋一
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [図書] 光電子分光詳論2020

    • 著者名/発表者名
      松井 文彦、松下 智裕、大門 寛
    • 総ページ数
      312
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      978-4-621-30537-9
  • [産業財産権] 静電偏向収束型エネルギー分析器、結像型電子分光装置、反射結像型電子分光装置、およびスピンベクトル分布イメージング装置2020

    • 発明者名
      松田博之、松井文彦
    • 権利者名
      松田博之、松井文彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      GP200551

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公開日: 2021-12-27  

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