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2014 年度 実績報告書

スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24310072
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

河裾 厚男  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (20354946)

研究分担者 前川 雅樹  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (10354945)
深谷 有喜  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (40370465)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードスピン偏極陽電子 / 電子運動量分布 / 陽電子消滅寿命 / 電子スピン / 強磁性体 / 電流誘起スピン蓄積 / ラシュバ効果 / 原子空孔誘起強磁性
研究実績の概要

①スピン偏極陽電子消滅の基礎構築:強磁性体の多数・少数スピンバンドに対応する二つのバルク寿命は、バンド計算と直接比較可能な多数・少数スピンバンドの間の電子運動量分布の差分を得る上で重要である。しかし、スピンに依存した二つのバルク寿命についての実験的な検証はなされていない。本研究の結果、Fe,Co,Niの多数・少数スピンバンドに対応する陽電子寿命の差が11ピコ秒、4ピコ秒、-6ピコ秒と決定された。Feについて多数・少数スピンバンドの電子運動量分布の差分を求めたところ、第1原理計算の結果と良く一致していることが確かめられた。
②SP-PAS法による電流誘起スピン蓄積効果:Ta,W,Pd,Pt最表面の電流誘起スピン蓄積について理論考察を進めた結果、陽電子がプローブする表面層の極めて低い電子密度とラシュバ効果を考慮することで、観測結果が定量的に説明できることが明らかになった。さらにラシュバ系として知られるBi/Ag二層膜について実験を行った結果、界面で発生した余剰スピンがBiとAg層を伝導して表面に蓄積することが見いだされた。スピン偏極率と膜厚の関係から求めたスピン拡散長が、従来の結果と良く一致していることが分かった。
③SP-PAS法による原子空孔誘起強磁性:電子線照射した金属酸化物では強磁性は観測されなかった。これは原子空孔濃度が低く交換相互作用が十分でないためと考えられる。そこで酸素イオン照射により高濃度の原子空孔を導入した結果、SnO2とZnOのカチオン空孔に対する電子運動量分布が磁場反転効果を示し、第1原理計算による予測と良く一致していることが判明した。この結果は原子空孔における磁気モーメントの存在を示すものであり、原子空孔誘起強磁性の直接証拠である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Enhanced damage buildup in C1-implanted GaN film studied by a monoenergetic positron beam2015

    • 著者名/発表者名
      X. F. Li, Z. Q. Chen, C. Liu, H. J. Zhang, and A. Kawasuso
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 117 ページ: 085706-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4913523

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge-to-spin conversion and spin diffusion in Bi/Ag bilayers observed by spin-polarized positron beam2015

    • 著者名/発表者名
      H. J. Zhang, S. Yamamoto, B. Gu, H. Li, M. Maekawa, Y. Fukaya, and A. Kawasuso
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 114 ページ: 166602-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.114.166602

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 放射性同位体を用いたスピン偏極陽電子ビーム2015

    • 著者名/発表者名
      河裾厚男
    • 雑誌名

      陽電子科学

      巻: 4 ページ: 9-22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-induced spin polarization on metal surfaces probed by spin-polarized positron beam2014

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, S. Yamamoto, Y. Fukaya, M. Maekawa, H. Li, A. Kawasuso, T. Seki, E. Saitoh, K. Takanashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 04844-1-4

    • DOI

      10.1038/srep04844

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin polarizations of positron beams generated using electrostatic and magnetic transportation systems with 68Ge and 22Na sources2014

    • 著者名/発表者名
      M. Maekawa, Y. Fukaya, H. Zhang, H. Li and A. Kawasuso
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series

      巻: 505 ページ: 012033-1-4

    • DOI

      10.1088/1742-6596/505/1/012033

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of spin-polarized slow positron beam for evaluation of spintronics materials2014

    • 著者名/発表者名
      M. Maekawa, H. Zhang, H Li,Y. Fukaya, A. Kawasuso
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Conference Proceedings

      巻: 2 ページ: 011305-1-7

    • DOI

      10.7567/JJAPCP.2.011305

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] スピン偏極ポジトロニウム飛行時間測定による表面磁性測定装置の開発2015

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、深谷有喜、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-23
  • [学会発表] スピン偏極陽電子ビームを用いたBi/Ag二重層中の電荷スピン変換とスピン拡散の研究2015

    • 著者名/発表者名
      張宏俊、山本春也、李輝、深谷有喜、前川雅樹
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] Current-induced spin polarization in transitional metals and Bi/Ag bilayers observed by spin-polarized positron beam2015

    • 著者名/発表者名
      H. Z. Zhang, S. Yamamoto, H. Li, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Seki, E. Saito, K. Takanashi
    • 学会等名
      2015 March meeting of American Physical Society, March 3, 2015
    • 発表場所
      米国
    • 年月日
      2015-03-03
  • [学会発表] スピン偏極ポジトロニウム飛行時間分解測定の検討2014

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、深谷有喜、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      京大原子炉専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京大原子炉実験所
    • 年月日
      2014-11-28
  • [学会発表] 金属ガリウムターゲットによる高効率68-Ge線源製造2014

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、深谷有喜、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      京大原子炉専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京大原子炉実験所
    • 年月日
      2014-11-28
  • [学会発表] Charge-to-spin conversion and spin diffusion in Bi/Ag bilayers observed by spin-polarized positron beam2014

    • 著者名/発表者名
      張宏俊、山本春也、李輝、深谷有喜、前川雅樹、河裾厚男、関剛斎、齊藤英治、高梨弘毅
    • 学会等名
      京大原子炉専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京大原子炉実験
    • 年月日
      2014-11-28
  • [学会発表] Effect of magnetic field on positron lifetime of ferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      李輝、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      京大原子炉専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京大原子炉実験
    • 年月日
      2014-11-28
  • [学会発表] Spin-poalrized positron beam study of surface spin polarization2014

    • 著者名/発表者名
      H. Z. Zhang, S. Yamamoto, H. Li, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Seki, E. Saito, K. Takanashi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science(ISSS7)
    • 発表場所
      松江コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
  • [学会発表] スピン偏極陽電子消滅法による空孔誘起磁性の評価2014

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      第9回高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー
    • 年月日
      2014-10-09
  • [学会発表] M. Maekawa, K. Zhou, Y. Fukaya, H. Zhang, H. Li, A. Kawasuso2014

    • 著者名/発表者名
      Development of spin-polarized positronium time-of-flight measurement
    • 学会等名
      The International Workshop on Positron Studies of Defects 2014 (PSD-14)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-19
  • [学会発表] Effect of magnetic field on positron lifetime of ferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      H. Li, M. Maekawa, A. Kawasuso
    • 学会等名
      The International Workshop on Positron Studies of Defects 2014 (PSD-14)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-19
  • [学会発表] スピン偏極ポジトロニウム飛行時間測定装置の構築2014

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、深谷有喜、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-10
  • [学会発表] Charge-to-spin conversion at Bi/Ag interface probed by spin-polarized positron beam2014

    • 著者名/発表者名
      張宏俊、山本春也、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-10
  • [学会発表] Current-induced spin polarization on metal surfaces probed by spin-polarized positron beam2014

    • 著者名/発表者名
      張宏俊、山本春也、李輝、深谷有喜、前川雅樹、河裾厚男、関剛斎、齊藤英治、高梨弘毅
    • 学会等名
      第51回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東大弥生講堂
    • 年月日
      2014-07-08
  • [学会発表] Spin-polarizations on ferromagnet surfaces observed by a spin-polarized positron beam2014

    • 著者名/発表者名
      李輝、張宏俊、前川雅樹、深谷有喜、河裾厚男
    • 学会等名
      第51回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東大弥生講堂
    • 年月日
      2014-07-08
  • [学会発表] スピン偏極ポジトロニウム飛行時間測定法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      前川雅樹、周凱、深谷有喜、張宏俊、李輝、河裾厚男
    • 学会等名
      第51回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東大弥生講堂
    • 年月日
      2014-07-08
  • [備考] スピン偏極陽電子ビーム研究グループ

    • URL

      http://www.taka.jaea.go.jp/asrc/positron/index_j.html

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公開日: 2016-06-01  

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