研究課題
スピン角度分解光電子分光(SARPES)装置の建設・整備とその運用、トポロジカル絶縁体(TI)の時間分解ARPES測定、および既設走査トンネル顕微鏡(STM)にスピン分解機能(SR)を付加し、新たな表面ナノ磁性体の開発・測定を行った。SRSTMでは、探針清浄化機構と鉄の蒸着器を設置した。これにより、鉄被覆探針を利用したSR観察を可能とした。この装置を用いて、Fe薄膜のスピン偏極表面状態、1-2原子層の窒化鉄超薄膜およびGePt化合物薄膜の成長と局所電子状態の研究を行った。Fe薄膜ではナノ構造に依存したスピン分裂エネルギーの分布、単層窒化鉄膜では新たなナノ超構造と表面からの距離に依存する3d電子状態の検出とスピン偏極状態をみいだした。また、GePt化合物では超薄膜作製方法を確立した後、その表面超構造に依存した局所電子状態と、そのナノ構造依存性を観察した。さらに、観察した各系の構造・局所電子状態の解析を進めている。SARPES装置は、最新の角度分解光電子分光装置に自作の電子スピン検出装置を組み合わせて建設した。この装置には、既設の試料冷却装置を用いる計画であったが、それを用いたのでは、目標とするエネルギー分解能が達成できないことが判明したので計画を変更し、新規の高性能試料冷却装置を設置した。この装置は、予定どうりに完成させることができ、レーザー光を光源として目標としたエネルギー分解能１meVでのSARPES測定を達成した。この装置を用いて、ビスマス表面のラシュバスピン偏極状態について従来の研究と比較し、励起光エネルギーに依存した偏極光電子放出の機構を議論している。また、Ptが吸着し１次元電子状態が実現しているGe表面において、ラシュバ効果によりスピン偏極したバンドを新たにみいだし、解析を進めている。さらに、TIでは、バルク絶縁体・金属点に伴う電子緩和機構の変化をみいだした。
2: おおむね順調に進展している
SRSTMは、既設制御装置が故障したために実験が一時中断したが、スピン分解検出のための改造を完了した。SARPES装置は、新規の光電子分光用試料冷却装置を導入したことにより、当初計画よりも高いエネルギー分解能が達成できた。さらに、レーザー光との組み合わせも含めて、建設を順調に行うことができた。一方、既設装置を用いた研究では、トポロジカル絶縁体では時間分解光電子分光の研究を、金及びプラチナ吸着ゲルマニウム表面ではスピン積分及び分解ARPESの研究を順調に行った。また、研究対象とする新しい試料として高品質な強磁性窒化鉄超薄膜、新規な窒化鉄超薄膜およびセリウムプラチナ超薄膜合金を開発し、磁性に関する新しい研究を始めることができた。
研究を遂行するため、昨年度から開発を進めている極低温SRSTMとレーザー光源スピン分解ARPES装置の整備を継続する。SRSTMでは、新しい表面超構造を調べたCu(001)面上の単層窒化鉄薄膜とfcc鉄薄膜上の遷移金属薄膜のスピン分解測定を行う。SARPESでは、スピン軌道相互作用に起因した表面スピン偏極状態を研究する。実験室での研究と相補的な研究として、軌道放射光を用いた磁気円２色性測定によるモーメント測定や磁気転移温度測定を行う。また、実験室光源では測定できない表面バンドがある重金属吸着ゲルマニウム表面では、放射光によるARPES測定を行う。
年度途中で試料冷却マニピュレーターを新規購入する必要がでてきたので購入した。そのために、物品の購入計画を変更した。、
SRSTM制御装置の故障の原因を解明し、次年度使用額はその修復に使用する。
すべて 2015 2014
すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 3件)
Phys. Rev. B
巻: 91 ページ: 035422, 1-6
10.1103/PhysRevB.91.035422
巻: 91 ページ: 045423, 1-6
10.1103/PhysRevB.91.045423
Appl. Phys. Lett.
巻: 104 ページ: 161103, 1-4
10.1063/1.4871381
巻: 90 ページ: 165410, 1-5
10.1103/PhysRevB.90.165410
