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

2012 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, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30451818)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 物性実験 / 表面・界面 / スピンエレクトロニクス

研究概要

本研究では微小領域測定用のスピン検出プローブを開発し、それを用いてラシュバ分裂した表面状態によるスピン流を生成・検出、そして制御することを目的にした。前年度までに磁性体CoやCoFeを被覆したカーボンナノチューブ探針の作成方法確立と基礎的な特性評価を終えた。しかしこれらの探針をプローブとして用いる四探針STM装置はSEM観察をして位置制御を行うので装置内部に磁石を組み込むことができず、探針の磁化を自由に変えるというところまでは残念ながら至らなかった。そこで別装置として通常のSTMに二つの電流注入用のプローブを付加した装置を新たに開発し始めた。
本年はこの新しく開発している装置を完成させることを目標にした。通常のSTM測定の他に走査トンネルポテンショメトリ測定(STP)のための回路を新たに作成し通常の電気伝導測定できちんと動いていることを確認しようと試みた。しかし装置のトラブルにより、電流注入プローブ付きのSTMヘッドのデザインを再考しなければならず、その再設計に多くの時間をとられた。そのため残念ながらSTP測定を行う段階まで至らなかった。
今後この装置を用いて実際に微細領域での電気伝導計測を行い、さらに開発したスピンプローブを用いてスピン依存伝導現象検出を試みる予定である。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structure of Bi/Bi2Te3 heteroepitaxial film studied by x-ray crystal truncation rod scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shirasawa
  • 雑誌名: 10.1103/PhysRevB.87.075449 巻: 87 ページ: 075449
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.075449
  • 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: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 227401
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.109.227401
  • 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: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 115426
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.85.115426
  • 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
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108 ページ: 116802
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.116802
  • 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 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Uetake, T. Hirahara, Y. Ueda, N. Nagamura, R. Hobara, and S. Hasegawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 035325
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.035325
  • 査読あり
• [学会発表] 放射光で拓く表面物質科学の新展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 学会等名: 所長招聘研究会「2020年の光分子科学を語る」
  • 発表場所: 分子科学研究所（愛知）
  • 年月日: 20130123-20130123
  • 招待講演
• [学会発表] In situ Magnetotransport measurements of ultrathin Bi films on Si(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2013
  • 発表場所: ホテル樹林（山形）
  • 年月日: 20130117-20130117
  • 招待講演
• [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) West Meeting
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 20130107-20130107
  • 招待講演
• [学会発表] Ultrathin Bi films: Electronic structure and topological properties (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: The 10th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (JRSSS10)
  • 発表場所: 東大本郷キャンパス（東京）
  • 年月日: 20120926-20120926
• [学会発表] ビスマスおよびビスマス系化合物超薄膜の実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 学会等名: 科研費基盤研究A「固体中のディラック電子」第1回研究会
  • 発表場所: 東大本郷キャンパス（東京）
  • 年月日: 20120725-20120725
  • 招待講演
• [学会発表] Charge and Spin Transport at Nonmagnetic Surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara
  • 学会等名: International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (ICYRAM)
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 年月日: 20120703-20120703
  • 招待講演
• [学会発表] 非磁性体超薄膜のスピン偏極表面電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平原徹
  • 学会等名: UVSORIIIにおける低エネルギー光電子分光の新展開
  • 発表場所: 分子科学研究所(愛知)
  • 年月日: 20120621-20120621
  • 招待講演