2020 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	17H02911
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	物性Ⅰ
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 / 軌道角運動量 / 電子状態
研究成果の概要	光電子回折における前方収束ピークから元素・原子サイト選択的に電子構造の情報が得られる。円偏光励起による円二色性から軌道磁気量子数を計測する手法・装置開発を行った。内殻吸収端における共鳴オージェ電子回折にも円二色性が現れることを発見した。3d金属では特に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。逆にTi化合物など前期遷移金属では１正孔生成の共鳴光電子放出が支配的となり、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。さらに軽元素のK殻吸収端での共鳴過程を研究し、グラファイトで通常の光電子とは異なる２電子の総運動量が保存される共鳴オージェ遷移過程を見出した。
自由記述の分野	表面物理、放射光科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	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が、こうした軌道磁気量子数を直接計測する手段がこれまでなかった。本研究では当初想定した銅や鉄などの共鳴オージェ電子回折に加え、前期遷移元素や軽元素に対象を広げ、光励起過程の基礎を明らかにし、一連の研究を盛り込んだ教科書「光電子分光詳論」を出版した。広角取り込み分析器に加え、全角度分布計測を可能にする全天球光電子取り込み電場レンズ、直角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。計測手法考案・新装置開発・基礎学理開拓を通じて基礎科学に貢献する。