バルク敏感・高分解能スピン分解光電子分光によるハーフメタルにおける多体効果の研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H01853
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 横谷 尚睦 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90311646)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ハーフメタル / 電子状態 / 多体相互作用 / スピン分解光電子分光

研究成果の概要

本研究課題では、ハーフメタルの特異な多体効果の解明を目指して、ハーフメタルおよびハーフメタル候補物質のスピン分解電子状態を実験的に明らかにすることを研究目的として、高分解能スピン分解光電子分光研究をおこなった。高品質CoS2単結晶のスピン分解角度分解光電子分光実験から電子相関効果がスピン状態ごとに大きく異なる事を見出し、理論との対応からハーフメタルの特異な電子構造がその主要な原因であることを結論した。CrO2試料について真空紫外線を用いた高分解能角度分解光電子分光実験から、フェルミ面の観測に成功するとともに、バンド分散に多体相互作用に起因したキンク構造が現れることを見出した。

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ハーフメタルは完全偏極電子源としての応用が期待され、電子の電荷だけではなくスピンも利用した物性制御技術であるスピントロニクスの重要物質の一つと考えられています。しかしながら、その物性を左右する電子状態についてはまだよくわかっていない部分がありました。本研究から、電子の持つスピン状態に依存して電子間の相互作用の強さが大きく異なることが世界で初めて実験的に示されました。この結果は、物性物理学におけるハーフメタルの理解に貢献するとともに、スピントロニクスにおけるデバイス開発においてスピンに依存した電子相関効果を考慮することの重要性を示しています。