【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】17H01057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

固体表面 / スピン / 水素 / 電子状態 / 偏極 / 酸化物 / 表面 / 金属酸化物 / 表面磁性 / スピン転換・緩和 / スピン偏極

【研究成果の概要】

本研究では，スピン偏極水素原子・水素分子線の開発を行い，固体表面での吸着・散乱にともなうスピン状態変化をレーザー分光法を用いて観測するあらたな実験手法の開発を行った．これを用いて，固体表面での化学吸着状態における水素分子の核スピン転換速度を求め，スピン転換と回転緩和機構の解明を行った．遷移金属酸化物表面における水素誘起電子状態を調べ，水素―表面間の電荷移動に起因する局在状態と非局在状態が存在することを明らかにした．

【研究の社会的意義】

固体表面は，新規電子・磁気デバイスや触媒機能発現の場として重要な役割を担う．デバイスや化学的機能性は，表面における吸着分子や表面の電子・スピン状態に大きく左右される．しかし固体表面のスピン状態やスピンダイナミクスを観測できる手法が限られているため未解明の点が多い．本研究では，表面のスピン状態を高感度に測定するためのスピン偏極水素原子・分子線の開発を行い，水素のスピンダイナミクスと種々の機能性を有する遷移金属酸化物表面の電子・スピン状態を明らかにした．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円)

【研究分野】量子ビーム科学

【研究領域課題番号】24310072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 / ハーフメタル / 原子空孔 / ポジトロニウム / 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 / ホイスラー合金 / 原sに空孔誘起強磁性 / 陽電子消滅 / スピン偏極 / 陽電子ビーム / 表面磁性 / 第一原理計算

【研究成果の概要】

3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)

【研究分野】表面界面物性

【研究領域課題番号】07455020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核共鳴励起 / 内部転換電子 / 時間分解分光 / 放射光 / 表面 / 光電子放出 / Fe / 相関解析 / 内部転換 / 電子分光 / 核共鳴放射光励起 / 内部転換電子放射 / 時間分解電子分光 / 表面磁性 / 超微細構造 / 鉄同位体核 / 回転楕円ミラー型電子分光器 / 荷電粒子直射ストリークカメラ

【研究成果の概要】

核共鳴X線散乱に随伴する内部転換電子放射の測定とその表面物理研究への応用を目標として、時間分解電子分光器の開発と機能の評価を行った。開発を進めてきた角度積分型の回転楕円ミラー分光器と角度分解型静電偏向エネルギー分析器の双方について測定実験を行った。回転楕円ミラー型分光器については、60'以上の取り込み立体角を有することを確認した他、非軸上点から放射された光電子の結像収差を明らかにした。他方、角度分解型の半球型静電偏向器についてもエネルギー分解能の測定を行い、入射電子のエネルギーを200eVに減速後、20meVのエネルギー分解能が得られることを明らかにした。時間分解測定のための検出器としては、昨年度まで進めてきた荷電粒子直射型ストリークカメラに加えて、低雑音電子検出器として実用化を進めているアバランシェ光ダイオード(APD)検出器について検討した。APD検出器の感度とエネルギー分解能についての測定を行い、2〜10keVの範囲では、マイクロチャンネルフレートに比較して、2桁程度のS/N比の向上を確認した。開発された装置を用いた内部転換電子の測定を^<57>Fe,^<83>Kr,^<73>Geを試料として試みた。高エネルギー物理学研究所AR利用放射光施設において、Fe_2BO_3について行った核共鳴放射光励起による内殻電子放射の測定では、放射光照射の際の瞬発光電子に続いて、100ns弱の減衰定数で減衰する遅発光電子放射を観測した。この遅発光電子放射に含まれる内部転換電子の寄与とそれ以外の成分の分離と放射機構の解明を現在、進めている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】7,600千円 (直接経費: 7,600千円)