スピン偏極表面電子状態を用いた新奇スピンフィルタ材料の探索

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26887024
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大坪 嘉之 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (70735589)
• 研究期間 (年度): 2014-08-29 – 2016-03-31
• キーワード: スピントロニクス / 表面電子状態 / スピンフィルタ

研究実績の概要

本年度はかねてからの計画通り、標準試料である表面酸化Fe(001)薄膜および、新奇スピンフィルタ候補物質であるビスマス単結晶薄膜について、実際に電子線を照射して電子線スピン反射率の測定を行った。表面酸化Fe(001)薄膜・ビスマス単結晶薄膜どちらの試料においても、反射電子線は明らかなスピン偏極を示した。この結果は、新奇スピンフィルタ候補物質の探索が高価・希少なスピン分解光電子分光装置を用いることなく簡便な手法で実現できることを示しており、研究申請当時の予想を裏付けるものであった。
一方、新奇スピンフィルタ候補物質の探索においては、アンチモン化インジウム基板上に成長させたビスマス超薄膜において、いくつかの特異な表面電子状態を発見した。特に１０原子層程度の厚膜では１次元的な電子状態が大きなスピン偏極を示しており、異方性を持つスピンフィルタ物質として今後の研究の進展が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Synchrotron SOLEIL/Univ. Paris-Sud/Universite Francois Rabelais de Tours(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Synchrotron SOLEIL/Univ. Paris-Sud/Universite Francois Rabelais de Tours
• [雑誌論文] Spin to Charge Conversion at Room Temperature by Spin Pumping into a New Type of Topological Insulator: α-Sn Films (2016)
  • 著者名/発表者名: J-C Rojas-Sanchez, S Oyarzun, Y Fu, A Marty, C Vergnaud, S Gambarelli, L Vila, M Jamet, Y Ohtsubo, A Taleb-Ibrahimi, P Le Fevre, F Bertran, N Reyren, J-M George, A Fert
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 ページ: 096602(1-5)
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.096602
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large modification in insulator-metal transition of VO2 films grown on Al2O3 (001) by high energy ion irradiation in biased reactive sputtering (2016)
  • 著者名/発表者名: Nurul Hanis Azhan, Kunio Okimura, Yoshiyuki Ohtsubo, Shin-ichi Kimura, Mustapha Zaghrioui, Joe Sakai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 119 ページ: 055308(1-7)
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.4941348
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Surface Tomonaga-Luttinger-Liquid State on Bi/InSb (001) (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Ohtsubo, Jun-ichiro Kishi, Kenta Hagiwara, Patrick Le Fevre, Francois Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, Hiroyuki Yamane, Shin-ichiro Ideta, Masaharu Matsunami, Kiyohisa Tanaka, Shin-ichi Kimura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 ページ: 256404(1-5)
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.256404
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical spin-orbital polarization of a giant Rashba system (2015)
  • 著者名/発表者名: Lewis Bawden, Jonathan M Riley, Choong H Kim, Raman Sankar, Eric J Monkman, Daniel E Shai, Haofei I Wei, Edward B Lochocki, Justin W Wells, Worawat Meevasana, Timur K Kim, Moritz Hoesch, Yoshiyuki Ohtsubo, Patrick Le Fevre, Craig J Fennie, Kyle M Shen, Fangcheng Chou, Phil DC King
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 1 ページ: e1500495(1-6)
  • DOI: doi: 10.1126/sciadv.1500495
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Topological phase diagram and saddle point singularity in a tunable topological crystalline insulator (2015)
  • 著者名/発表者名: Madhab Neupane, Su-Yang Xu, R Sankar, Q Gibson, YJ Wang, I Belopolski, N Alidoust, G Bian, PP Shibayev, DS Sanchez, Y Ohtsubo, A Taleb-Ibrahimi, S Basak, W-F Tsai, H Lin, Tomasz Durakiewicz, RJ Cava, A Bansil, FC Chou, M Zahid Hasan
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 075131(1-10)
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.92.075131
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] InSb(001)基板上に作製したBi薄膜の1次元的な表面電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岸潤一郎, 大坪嘉之, 萩原健太, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 第７１回年会
  • 発表場所: 東北学院大（宮城県 仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-19
• [学会発表] 近藤絶縁体YbB12(001)表面の角度分解光電子分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 大坪嘉之，岸潤一郎，松波雅治， 田中清尚， 伊藤孝寛，宮崎秀俊，伊賀文俊，J. Rault，P. Le Fevre， F. Bertran， A. Taleb-Ibrahimi，木村真一
  • 学会等名: 第２９回日本放射光学会年会 放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東大物性研柏の葉キャンパス（千葉県 柏市)
  • 年月日: 2016-01-09 – 2016-01-11
• [学会発表] 近藤絶縁体YbB12(001)表面の角度分解光電子分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 岸潤一郎, 大坪嘉之, 松波雅治, 田中清尚, 伊藤孝寛, 宮崎秀俊, 伊賀文俊, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府 吹田市)
  • 年月日: 2015-09-18 – 2015-09-18
• [学会発表] Bi被覆InSb(001)上の1次元金属的電子状態と表面原子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大坪嘉之, 岸潤一郎, 萩原健太, Patrick Le Fevre, Francois Bertran, Amina Taleb-Ibrahimi, 松波雅治, 田中清尚, 木村真一
  • 学会等名: 日本物理学会 ２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府 吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-16
• [学会発表] Surface states of elemental topological materials: alpha tin and bismuth (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Ohtsubo
  • 学会等名: SOCSIS (Spin-Orbit Coupling in Surface or Interface States) 2015
  • 発表場所: Spetses (Greece)
  • 年月日: 2015-06-08 – 2015-06-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 1次元での電子の振る舞いを固体表面で実証
  • URL: http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2015/20151202_2