ミリケンビル・マイクロ4端子プローブ法の開発とモノレイヤー超伝導の探索

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22246006
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 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)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 超伝導 / マイクロ4端子プローブ / モノレイヤー / 表面状態超伝導 / 表面超構造

研究概要

今まで我々は10年以上にわたって,マイクロ4端子プローブ法という新しい実験手法を開発し,それらを用いて表面・モノレイヤー(単原子層)の伝導物性の研究を展開してきた。本研究では,さらにその装置性能を向上させ、ミリケルビンの超低温(0.4K)および7Tまでの強磁場中でのマイクロ4端子プローブ測定を可能とし、モノレーヤー(単原子層)超伝導の探索やモノレーヤー磁気輸送の研究に発展させる。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetotransport measurements of a super-conducting surface state of In- and Pb-induced structures on Si(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, T. Hirahara, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters, 巻: 110 ページ: 237001-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of Dirac Fermions in Multilayer Silicene (2013)
  • 著者名/発表者名: P. De Padova, P. Vogt, A. Resta, J. Avila, I. Razado-Colambo, C. Quaresima, C. Ottaviani, B. Olivieri, T. Bruhn, T. Hirahara, T. Shirai, S. Hasagawa, M. C. Asensio, and G. Le Lay
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 ページ: 163106-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-induced surface metallization of SrTiO3(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. D'Angelo, R. Yukawa, K. Ozawa, S. Yamamoto, T. Hirahara, S. Hasegawa, M.G. Silly, F. Sirotti, and I. Matsuda
  • 雑誌名: PhysicalReview Letters 巻: 108 ページ: 116802-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and Electronic Structure of Ultrathin Bi(111) Films Grown on Bi2Te3(111) Substrates: Evidence for a Strain-Induced Topological Phase Transition (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, N. Fukui, T. Shirasawa, M. Yamada, M. Aitani, H. Miyazaki, M. Matsunami, S. Kimura, T. Takahashi, S. Hasegawa, and K. Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 ページ: 227401-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Relaxation of Topological Insulators: Influence on the Electronic Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Fukui, T. Hirahara, T. Shirasawa, T. Takahashi, K. Kobayashi, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 ページ: 115426-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic conductivity of the Si(111)4×1-In surface: Transport mechanism determined by the temperature dependence (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uetake, T. Hirahara, Y. Ueda, N. Nagamura, R. Hobara, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 ページ: 035325-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure of two-dimensional binarysurface alloy: Si(111)-√21×√21 superstructure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, I. Matsuda, M. Hashimoto, K. Kubo, T. Hirahara, W. H. Choi, H. W. Yeom, S. Hasegawa, A. Kawasuso, and A. Ichimiya
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 606 ページ: 919-923
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and Electronic Structures of Si(111)-√21×√21Superstructure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, K. Kubo, T. Hirahara, S. Yamazaki, W. H. Choi, H. W. Yeom, A. Kawasuso, S. Hasegawa, and I. Matsuda
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 10 ページ: 310-314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Electrical Conductivity Measurement System with Micro-Four-Point Probes at Sub-Kelvin Temperature under High Magnetic Field in Ultrahigh Vacuum (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, T. Hirahara, S. Hasegawa, H. Mizuno, Y. Miyatake, and T. Nagamura
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 10 ページ: 400-405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metallic Transport in a Monatomic Layer of In on a Silicon Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki, Y. Hosomura, I. Matsuda, R.Hobara, T. Eguchi, Y. Hasegawa, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 106 ページ: 116802-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interfacing 2D and 3D topological insulators: Bi(111) bilayer on Bi2Te3 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, G. Bihlmayer, Y. Sakamoto, M. Yamada, H. Miyazaki, S. Kimura, S. Bl¨uge, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 107 ページ: 166801-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a surface magneto-transport measurement system with multi-probes and the in situ measurement ofBi nanofilms prepared on Si(111)7×7 (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Miyata, R. Hobara, H. Narita, T. Hirahara, S. Hasegawa, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: 036602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced spin relaxation in a quantum metal film by the Rashba-type surface (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Miyata, H. Narita, M. Ogawa, A. Harasawa, R. Hobara, T. Hirahara, P. Moras, D.Topwal, C.Carbone, S.Hasegawa, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 8 巻: 3 ページ: 195305-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic anisotropy of Co ultrathin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Saisyu, T. Hirahara, R. Hobara, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 110 ページ: 053902-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A topological metalat the surface of an ultrathin Bi1-xSbx alloy film (2010)
  • 著者名/発表者名: T .Hirahara, Y. Sakamoto, Y. Saisyu, H. Miyazaki, S. Kimura, T. Okuda, I. Matsuda, S. Murakami, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81 ページ: 165422-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic evidence of a topological quantum phase transition in ultrathin Bi2Se3 films (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakamoto, T. Hirahara, H. Miyazaki, S. Kimura, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81 ページ: 165432-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conductance transition and interwire ordering of Pb nanowires on Si(557) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Morikawa, K. S. Kim, H. W. Yeom, Y. Kitaoka, T. Hirahara, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: 045423-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an UHV-SMOKE system using permanent magnets (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Niinuma, Y. Saisyu, T. Hirahara, R. Hobara, S. Hasegawa, H. Mizuno, and T. Nagamura
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 8 ページ: 298-302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous transport in an n-type topological insulator ultrathin Bi2Se3 film (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, Y. Sakamoto, Y. Takeichi, H. Miyazaki, S. Kimura, I. Matsuda, A. Kakizaki, S. Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: 155309-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron compound nature in a surface atomic layer of two-dimensional hexagonal lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: I. Matsuda, K. Kubo, T. Hirahara, S. Yamazaki, W. H. Choi, H. W. Yeom, H. Narita, Y.Fukaya, M. Hashimoto, A. Kawasuso, S. Hasegawa, and K. Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: 165330-1-6
  • 査読あり
• [学会発表] 物質最表面での新機能の発現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会シンポジウム「機能性ナノマテリアルは持続可能社 会をいかに支えるか」
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 本厚木)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] シリセン吸着Ag 超薄膜の量子井戸の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白井皓寅、 平原徹、長谷川 修司
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学, 東広島
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] ビスマス 超薄膜の超高真空・低温・強磁場中における電気伝導測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相谷昌紀, 平原徹 , 長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学, 東広島
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Topological and super- conducting surface states, Workshop of DFG- and NOW- Research Units FOR 1700 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: FOR 1162 and FOM on Physics at the borderline between 1D and 2D
  • 発表場所: Bad Honnef, Germany
  • 年月日: 2013-02-14
• [学会発表] 非磁性物質表面でのスピン 分裂とスピン輸送 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長 谷 川 修 司
  • 学会等名: 第20回大阪電気通信大 学エレクトロニクス基礎研究所シンポジウ ム「スピントロニクスマテリアルの新しい展開」
  • 発表場所: 大阪電通大駅前キ ャンパス
  • 年月日: 2013-01-11
• [学会発表] Comprehensive study of topological phase transitions using ultrathin films (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology (EMN) Wes
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2013-01-07
• [学会発表] Surface-state superconduc- tivity measured by a UHV sub-kelvin micro-four-point-probe system under high magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, T. Hirahara, R. Hobara, S. Hasegawa
  • 学会等名: The 10th Japan-RussiaSeminar on Semiconductor Surfaces (JRSSS10)
  • 発表場所: 東京大 学, 本郷
  • 年月日: 20120926-0928
• [学会発表] 表面状態超伝導の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田学、平原徹、保原麗、 長谷 川修司
  • 学会等名: 平成24年度東北大学通研プロジェクト研究会
  • 発表場所: 茂庭荘, 宮城
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 超薄 膜の低温・磁場中での表面電気伝導測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相谷昌紀、 平原徹、長谷川修司 , Bi
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] Surface nanomaterials: Low dimensional, spin-split, and super- conducting, The 2nd International School on Surface Science (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: Technologies and Measurements on Atomic Scale
  • 発表場所: Sochi, Russia
  • 年月日: 2012-10-06
• [学会発表] 集束イオ ンビームによるin situ 微細加工を施した表面の電位伝導特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福居直哉、 平原徹、長谷川 修司
  • 学会等名: 日本物理学会 2012 年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 多探針測定技術による半導 体・ナノワイヤの電気計測とロードマップ (2012)
  • 著者名/発表者名: 長 川修司
  • 学会等名: 学振ナノプローブテクノロジー167委員会第67回研究会
  • 発表場所: NIMS, 筑波
  • 年月日: 2012-07-18
• [学会発表] Charge and Spin Trans- port at Nonmagnetic Surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: Inter- national Conference of Young Researcherson Advanced Materials (ICYRAM)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] In, Pb モノレイヤー超伝導体の超伝導転移およ び臨界磁場測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田学, 平原徹 ,保原麗, 長 谷川修 司
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Ultrathin films of topological insulators (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: The first SRC Winter Workshop on Topological Matter
  • 発表場所: Phoenix Park, Korea
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] Monolayer superconductivity measured by a UHV sub-Kelvin micro-four- point-probe system under high magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yamada, T. Hirahara, R. Hobara, S. Hasegawa
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science (SSNS)
  • 発表場所: 雫石
  • 年月日: 2012-01-10
• [学会発表] トポロジカル絶縁体超薄膜の電子状態と輸送特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平 原 徹
  • 学会等名: 第31回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 船堀, 東京
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] FIB 複合型低温独立駆動4探針STMの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福居直哉, 保原麗, 東野剛之, 植竹智哉,上田洋一, 永村直佳, 平原徹 , 長村俊彦, 長 谷川修司
  • 学会等名: 第31回日本表面科学会学術講演会
  • 発表場所: 船堀, 東京
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Electronic and spin transport at surfaces-Strong Electron-Phonon-/Spin-Orbit-Couplings Materials- (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
  • 発表場所: 船堀, 東京
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] モ ノレイヤー超伝導の検出-In/Si(111) - (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田学、 平原徹 、保原麗、 長 谷 川 修 司
  • 学会等名: 平 成23年度通研共同プロジェクト研究「ナノ スケールのゆらぎ・電子相関制御に基づく新 規ナノデバイス」
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-10-21
• [図書] Christian Joachim (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa, T. Hirahara, Y. Kitaoka, S. Yoshimoto, T. Tono, and T. Ohta
  • 総ページ数: 153-165
  • 出版者: Nanometer-Scale Four-Point Probe Resistance Measurements of Individual Nanowires by Four-Tip STM, in Atomic Scale Interconnection Machines, ed.
• [図書] Elton N. Kaufmann (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Hasegawa
  • 総ページ数: 1925-1938
  • 出版者: Reflection High-Energy Electron Diffraction, in Characterization of Materials, ed.
• [図書] 電子的・電気的特性 (第3 章)in 表面物性の基礎(現代表面科学シリーズ) (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川修司
  • 出版者: 日本表面科学会編集 (共立)
• [備考]
  • URL: http://www-surface.phys.s.u-tokyo.ac.jp