半導体結晶上の希薄磁性表面状態の形成とスピントロニクスへの応用

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19206006
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長谷川 修司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00228446)
• 研究分担者: 平原 徹 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (30451818)
• キーワード: 表面磁気光学効果 / 希薄磁性表面 / 表面電気伝導 / 表面物件 / スピントロニクス / 近藤1効果 / RKKY相互作用 / 低次元磁性

研究概要

「超高真空極低温カー効果測定装置」の安定性および測定感度を改善すべく改良すると同時に、さまざまな試料を用いて実際の計測を開始した。この装置の製作・性能に関して英文論文にまとめ、投稿した。
(1)レーザー光の偏光面を微小に回転させてロックイン検出するためのファラデーセルの変調およびフィードバックシステムを改良し、安定動作が可能な状態にした。その結果、カー回転角度の測定精度が100μ度程度まで改善した。
(2)試料ホルダー先端の構造および接触状況を改良し、液体ヘリウムおよび液体窒素を用いると、試料温度を15Kおよび80Kにしてカー効果を安定に測定することが可能tおなった。
(3)Si(111)基板上の7×7表面と√3×√3-Ag表面、およびAg薄膜をテンプレートとし、それらの上にCo薄膜を作成し、表面磁気光学Kerr効果測定を行った。7×7と√3×√3-Ag表面上に作成したCo薄膜がシリサイド形成によって磁性が損なわれるのに対し、Ag膜上のCo薄膜は大きな磁化と強い磁気異方性を持つことが分かった。容易化軸は面内であった。この性質は室温と低温(80K,15K)ともに見られた。また、Coの膜厚がちょうどhcp構造における1BL(bilayer)の時に磁気異方性が最も顕著になることから、この性質はCo薄膜の構造に由来することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Phase transition temperatures determined by different experimental methods : Si (111) 4×1-In surface with defects (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Shibasaki, N.Nagamura, 平原徹, H.Okino, S.Yamazaki, W.Lee, H.Shim, 保原麗, I.Matsuda, G..S.Lee, 長谷川修司
  • 雑誌名: Physical Review B 81 ページ: 035314-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct mapping of the spin-filtered surface bands of a three-dimensional quantum spin Hall insulator (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nishide, A.A.Taskin, Y.Takeichi, T.Okuda, A.Kakizaki, 平原徹, K.Nakatsuji, F.Komori, Y.Ando, I.Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 81 ページ: 041309(R)-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-One Dimensional Metals on Semiconductor Surfaces with Defects (2010)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 22 ページ: 084026-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A topological metal at the surface of an ultrathin Bi_{1-x} Sb_{x} alloy film (2010)
  • 著者名/発表者名: 平原徹, Y.Sakamoto, 最首祐樹, H.Miyazaki, S.Kimura, T.Okuda, I.Matsuda, S.Murakami, 長谷川修司
  • 雑誌名: Physical Review B 81(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic evidence of a topological quantum phase transition in ultrathin Bi_{2} Se_{3} films (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sakamoto, 平原徹, H.Miyazaki, S.Kimura, 長谷川修司
  • 雑誌名: Physical Review B 81(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct detection of grain boundary scattering in damascene Cu wires by nanometer-scale four-point probe resistance measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kitaoka, T.Tono, S.Yoshimoto, 平原徹, 長谷川修司, T.Ohba
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95 ページ: 052110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insulating conduction in Sn/Si (111) : Possibility of a Mott insulating ground state and metallization/localization induced by carrier doping (2009)
  • 著者名/発表者名: 平原徹, T.Komorida, Y.Gu, F.Nakamura, H.Izuchi, H.Morikawa, 長谷川修司
  • 雑誌名: Physical Review B 80 ページ: 235419-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] ビスマス量子薄膜における表面状態による電気伝導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平原徹、松田巌、山崎詩郎、長谷川修司
  • 雑誌名: 表面科学 30 ページ: 374-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] ビスマス超薄膜の電子構造:Rashba効果と量子サイズ効果及びその協奏 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 雑誌名: 真空 52 ページ: 582-588
  • 査読あり
• [学会発表] シリコン上コバルト薄膜の磁気光学Kerr効果測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 最首祐樹, 平原徹, 保原麗, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Surface States of Rashba Spin-Split Type and Topological Insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: The 2nd Nanyang Technological University-University of Tokyo Joint Workshop
  • 発表場所: 東京大
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] A topological metal at the surface of an ultrathin BiSb alloy film (2010)
  • 著者名/発表者名: 平原徹, Y.Sakamoto, 最首祐樹, H.Miyazaki, S.Kimura, T.Okuda, I.Matsuda, S.Murakami, 長谷川修司
  • 学会等名: Korean Vacuum Society (The 8th Korea-Japan Symposium on Surface Nanostructures)
  • 発表場所: Hyundai Seongwoo Resort, Korea
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] Surface States of Rashba Spin-Split Type and Topological Insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: The 3rd Yonsei-Tokyo Joint Symposium on Condensed Matter Physics
  • 発表場所: Yonsei Univ, Korea
  • 年月日: 2010-02-12
• [学会発表] Development of UHV-SMOKE system and application to surface magnetization characterization (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Saisyu, T. Hirahara, Y. Niinuma, R. Hobara, S. Hasegawa
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2010 (SSNS'10)
  • 発表場所: 雫石
  • 年月日: 2010-01-16
• [学会発表] Nano-Measurements by Four-Tip STM (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '09 (ALC'09)
  • 発表場所: Maui, Hawaii, USA
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] 4探針型走査トンネル顕微鏡によるナノ計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: 第7回プローブ顕微鏡による表面分析研究会(科学技術交流財団)
  • 発表場所: 常滑,愛知
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] 永久磁石を用いた超高真空中表面磁化測定装置の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 最首祐樹, 平原徹, 新沼優人, 長谷川修司
  • 学会等名: 日本表面科学会 第29回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 船掘,東京
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] Direct detection of grain boundary scattering in damascene Cu wires by nanoscale four-point probe resistance measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: 平原徹, Y.Kitaoka, T.Tono, S.Yoshimoto, T.Ohba, 長谷川修司
  • 学会等名: IUPAC The 5th International Symposium on Novel Materials and Synthesis (NMS-V)
  • 発表場所: 上海,中国
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] Quantum Transport with a Four-Tip Scanning Tunneling Microscope (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces, and Nanostructures (ACSIN-10)
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Towards Diluted Magnetic Surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: JSPS-KOSEF Asian Core Program The 7th Japan-Korea Symposium on Surface Nanostructures
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2009-07-15
• [図書] 振動・波動(講談社基礎物理学シリーズ2) (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 総ページ数: 243
  • 出版者: 講談社サイエンティフィック
• [備考]
  • URL: http://www-surface.phys.s.u-tokyo.ac.jp/