ナノスケール伝導用スピンプローブの開発とそれによる表面ラシュバ系のスピン流の研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22656011
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平原 徹 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (30451818)
• キーワード: 物性実験 / 表面・界面物性 / スピンエレクトロニクス

研究概要

本研究の目的は研究代表者のグループが長年培ってきたナノスケール電気伝導測定技術を拡張することである。そのためにまず、表面におけるスピン伝導を測定する新たなプローブを作成し、実際にそれを用いて表面ラシュバ系のスピン伝導計測が可能なことを実証したいと思っている。初年度の本年はプローブ作成を実際に行った。ナノスケール伝導測定用の金属被覆カーボンナノチューブ(CNT)探針は従来から使用していたが、非磁性体である白金を主にコーティングしていた。今回初めて磁性体であるコバルト鉄(CoFe)を被覆した探針の作成を試みた。蒸着スピードなど様々なパラメータを最適化し、実際にCoFe被覆のCNT作成が可能なことが分かった。この針を用いてAFM観察を行い、ハードディスクの磁気情報が検出できることが明らかになった。ただ酸化しやすいため、大気中に保管しておくと磁性体としての機能を保持できる期間が非常に短いことも分かった。そこで簡易真空槽を購入し、そこで保管しておくことで機能維持に努めている。今後は実際にスピン伝導へ応用できるか検証を行っていく予定である。さらに他の強磁性体や超伝導体を被覆したCNT探針を作成し、どの針がスピン伝導計測に最適かを詰めていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Development of surface magneto-transport measurement with micro-four-point probe method and the measurement of Bi nanofilm on Si(111) (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Miyata, R.Hobara, H.Narita, T.Hirahara, S.Hasegawa, I.Matsuda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: "036602-1"-"036602-4"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological metal at 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, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81 ページ: "165422-1"-"165422-5"
  • 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"-"155309-6"
  • 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, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81 ページ: "165432-1"-"165432-4"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarized surface bands of a three-dimensional topological insulator studied by high-resolution spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Nishide, Y.Takeichi, T.Okuda, A.A.Taskin, T.Hirahara, K.Nakatsuji, F.Komori, A.Kakizaki, Y.Ando, I.
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 12 ページ: "065011-1"-"065011-14"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct spectroscopic evidence of spin-dependent hybridization between Rashba-split surface states and quantum-well states (2010)
  • 著者名/発表者名: K.He, Y.Takeichi, M.Ogawa, T.Okuda, P.Moras, D.Topwal, A.Harasawa, T.Hirahara, C.Carbone, A.Kakizaki, I.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 104 ページ: "156805-1"-"156805-4"
  • 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, 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] Conductance transition and interwire ordering of Pb nanowires on Si(557) (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Morikawa, K.S.Kim, Y.Kitaoka, T.Hirahara, S.Hasegawa H.W.Yeom
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: "045423-1"-"045423-6"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron compound nature in a surface atomic layer of two-dimensional triangle lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Matsuda, K.Kubo, F.Nakamura, T.Hirahara, S.Yamazaki, W.H.Choi, H.W.Yeom, H.Narita, Y.Fukaya, M.Hashimoto, A.Kawasuso, S.Hasegawa, K.Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82 ページ: "165330-1"-"165330-6"
  • 査読あり
• [学会発表] トポロジカル絶縁体Bi2Te3超薄膜へのPbドープによるフェルミ準位制御と電気伝導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕介、平原徹、山田学、宮崎秀俊、木村真一、長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Bi2Se3超薄膜における異常輸送 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平原徹、坂本裕介、長谷川修司
  • 学会等名: 東京大学低温センター成果報告会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2011-03-03
• [学会発表] Ultrathin films of topological insulators (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hirahara, Y.Sakamoto, S.Hasegawa
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2011 (SSNS'11)
  • 発表場所: Shizukuishi, Japan
  • 年月日: 2011-01-19
• [学会発表] Bi2Se3超薄膜における量子トポロジカル相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕介、平原徹、宮崎秀俊、木村真一、長谷川修司
  • 学会等名: 平成22年度表面科学会放射光表面科学部会シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] ビスマスおよびビスマス系化合物超薄膜における電荷・スピン伝導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 学会等名: 東大物性研放射光セミナー
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] Ultrathin films of topological insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirahara
  • 学会等名: JSPS A3 Foresight Program Autumn School for Young Scientist
  • 発表場所: Kyoto, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] ビスマス量子薄膜における表面状態による電気伝導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会奨励賞受賞記念講演
  • 発表場所: 大阪大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] Ultrathin films of topological insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirahara
  • 学会等名: Materials Science Division Seminar, Argonne National Lab
  • 発表場所: Argonne, USA
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] シリコン表面上のトポロジカル絶縁体Bi2Se3超薄膜のスピン分解ARPES (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕介、平原徹、武市泰男、宮崎秀俊、松田巌、木村真一、柿崎明人、長谷川修司
  • 学会等名: 日本物理学会2010年度秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] A topological metal at the surface of an ultrathin BiSb 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, S.Hasegawa
  • 学会等名: International vacuum congress (IVC-18)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] The physics of topological insulators studied using ultrathin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirahara
  • 学会等名: SSSJ-A3 Foresight Joint Symposium on Nanomaterials and Nanostructures
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] Surface states of Rashba-spin-split type and topological insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirahara, S.Hasegawa
  • 学会等名: Korean Physical Society meeting
  • 発表場所: Daejon, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2010-04-21