高効率スピン分解光電子分光法の高度化とスピントロニクス材料の３次元スピン解析

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23244066
• 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: 物性Ⅰ
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 奥田 太一 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (80313120)
• 連携研究者: 木村 昭夫 広島大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00272534) ; 宮本 幸治 広島大学, 放射光科学研究センター, 助教 (50508067)
• 研究期間 (年度): 2011-05-31 – 2014-03-31
• キーワード: スピントロニクス / スピン分解光電子分光 / スピン軌道相互作用 / 装置開発 / トポロジカル絶縁体 / ラシュバ分裂

研究概要

電子の持つスピン自由度を詳細に観測することは、磁性体の性質や、スピン軌道相互作用の誘起する新規スピン物性を理解する上で非常に重要である。これまでスピン検出器としてはモット検出器が主流であったが、スピン検出効率が非常に低いという欠点があった。近年我々の開発・改良したVLEEDスピン検出器はモット検出器の１００倍のスピン検出効率を持つ優れた検出器である。本研究では、このVLEEDスピン検出器を二台配置し、電子のスピン編極度のみならずスピンベクトルを三次元的に決定することができる装置を開発した。これにより次世代のスピントロニクス材料のスピン電子物性を詳細に研究することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Photoelectron spin-polarization-control in the topological insulator Bi2Se3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Z.-H. Zhu, C. N. Veenstra, S. Zhdanovich, M. P. Schneider, T. Okuda, K. Miyamoto, S.-Y. Zhu, H. Namatame, M. Taniguchi, M. W. Haverkort, I. S. Elfimov, and A. Damascelli
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 ページ: 076802
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.076802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Evidence of Hidden Topological Surface States at the Interface of PbBi4Te7 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda, T. Maegawa, M. Ye, K. Shirai, T. Warashina, K. Miyamoto, K. Kuroda, M. Arita, Z.S. Aliev, I. R. Amiraslnov, M. B. Mabanly, E .V. Chulkov, S. V. Eremeev, A. Kimura, H. Namatame, and M. Taniguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 111 ページ: 206803
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.206803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin and Angle-Resolved Photoemission of Strongly Spin-Orbit Coupled Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda and A. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 ページ: 021002
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.021002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of a highly spin-polarized topological surface state in GeBi2Te4 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Okamoto, K. Kuroda, H. Miyahara, K. Miyamoto, T. Okuda, Z. S. Aliev, M. B. Badanly, I. R. Amiraslanov, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, D. A. Samorokov, T. V. Menshchikova, E. V. Chulkov, and A. Kimura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 195304
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.195304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological surface states with persistent high-spin polarization across the Dirac point in Bi_2Te_2Se and Bi2_Se_2Te (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, A. Kimura, T. Okuda, H. Miyahara, K. Kuroda, H. Namatame, M. Taniguchi, S. V. Eremeev, T. V. Menshchikova, E. V. Chulkov, K. A. Koch, and O. E. Tereschenko
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 109 ページ: 166802
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.166802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Rashba-type spin-splitting in bulk BiTeI (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ishizaka, M. S. Bahramy, H. Murakawa, M. Sakano, T. Shimojima, T. Sonobe, K. Koizumi, S. Shin, H. Miyahara, A. Kimura, K. Miyamoto, T. Okuda, H. Namatame, M. Taniguchi, R. Arita, N. Nagaosa, K. Kobayashi, Y. Murakami, R. Kumai, Y. Kaneko, Y. Onose, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 521
  • DOI: 10.1038/nmat3051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient SPin REsolved SpectroScopy Observation (ESPRESSO) machine at Hiroshima Synchrotron Radiation Center (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda, K. Miyamoto, H. Miyahara, K. Kuroda, A. Kimura, H. Namatame, and M. Taniguchi
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 82 ページ: 103302
  • DOI: 10.1063/1.3648102
  • 査読あり
• [学会発表] スピン分解光電子分光を用いたディラック電子系の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本幸治
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-30
  • 招待講演
• [学会発表] スピン分解光電子分光を用いたディラック電子系の先駆的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮本幸治
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場.
  • 年月日: 20140111-13
  • 招待講演
• [学会発表] Ge 系トポロジカル絶縁体新物質・多層膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村昭夫
  • 学会等名: 日本物理学会2013秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130925-28
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of spin-polarized surface states induced by spin-orbit interaction by high-resolution spin-polarized photoelectron spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda
  • 学会等名: International workshop on Strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES13)
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 20130729-0802
  • 招待講演
• [学会発表] Exploring of Spin-polarized Surface States by Highly-Efficient Spin-Polarized Photoelectron Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda
  • 学会等名: The fall meeting of Korean Physical Society
  • 発表場所: Changwon city, Korea
  • 年月日: 2013-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] Spin-resolved Photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda
  • 学会等名: 7^<th> Surface Nano-Science Workshop
  • 発表場所: Muju, Korea
  • 年月日: 20110119-21
  • 招待講演
• [図書] 「問題と解説で学ぶ表面科学」日本表面科学会編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井文彦 (編集幹事)
  • 総ページ数: 193
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 外界から保護されたスピン流を持つトポロジカル絶縁体の発見
  • URL: http://www.hsrc.hiroshima-u.ac.jp/result/spin4.htm