Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

物性実験 / 表面・界面物性 / ラシュバ効果 / スピン分裂 / 表面・界面 / スピンエレクトロニクス

本研究の目的は非磁性体表面で大きなスピン分裂を示すバンド構造(Rashba効果)を持つ系の運動量・スピンロッキング由来のスピン伝導現象を測定することである。そのためにまず左右円偏光のレーザーを試料に照射し、試料両端に生じる起電力を測定した。Bi(111)表面とAg(111)√3×√3-Bi表面に対して円二色性が観測できたが、Rashba効果がないSi(111)7×7表面でも円二色性が見られた。第二の実験として、試料に電流を印加しながらスピン偏極ヘリウムイオンの散乱によって表面Rashba系の電流誘起のスピン偏極を検出することを試み、スピン軌道相互作用に由来するスピン依存の散乱を検出した。

表面 / スピントロニクス / 物性実験 / 表面・界面 / ナノスケール電気伝導測定技術 / スピンエレクトロニクス / 表面・界面物性

本研究の目的は微小領域の電位分布測定が可能な走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定を行い、表面ラシュバ系の電荷・スピン伝導を検出することであった。そのために超高真空、低温、強磁場下で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を建設した。そしてSTP測定用の回路をこのSTM装置に組み込み、電流印加時の表面形状測定と局所電位測定が同時に行えることを実証した。具体的にはSi(111)表面上に作成できるBi(111)超薄膜に対してSTP測定を行い、電位勾配をきちんと測定できた。また表面を微細加工して非局所伝導を測定することでBi2e3薄膜のスピンホール効果を測定することができた。

表面 / 物性実験 / 表面・界面 / スピンエレクトロニクス / 表面・界面物性

本研究ではこれまで研究代表者の所属するグループが培ってきた微小領域電気伝導測定技術をスピン伝導へと発展させるための研究を行った。まず、スピンプローブとして磁性体被覆カーボンナノチューブ(CNT)探針を作成する技術開発を行った。そして作成したCoFe被覆CNT探針を4探針走査トンネル顕微鏡(STM)に組み込んで、ビスマス超薄膜の表面状態の電流誘起スピン偏極と思われるシグナルを世界で初めて測定した。

強相関電子系 / 強相関エレクトロニクス / スピンエレクトロニクス / 二重交換系 / 希薄磁性半導体 / 表面・界面 / 磁性 / 電気伝導 / 不均一系 / 乱れ / 揺らぎ

1)古典的に扱える自由度と相互作用する電子系に適用出来る多項式展開モンテカルロ法を開発した。また、この手法を用いて、マンガン酸化物系の巨大磁気抵抗効果の起源を解明する目的で、一般化された二重交換モデルに対する研究を行った。電子格子相互作用や軌道縮退、ランダムネスの効果を詳細に調べ、これらいずれもが電荷揺らぎ等を通じて巨大磁気抵抗効果に寄与していることを明らかにした。
2)希薄磁性半導体に対する最も簡単な模型「ミニマルモデル」を導入し、そのモデルの振る舞いをCPAを用いて研究した。キャリア誘起強磁性は弱結合領域と強結合領域でその特徴的振る舞いが異なることが明らかになった。弱結合領域では、キャリア密度nの広い範囲で強磁性が起こりうるが、キュリー温度は高くならない。一方、強結合領域では、xで不純物濃度を表すと,キャリア密度がnくxの範囲にあるときしか強磁性が実現せず、またキュリー温度はn〜x/2のとき最高になる。
3)強い電子相関と幾何学的フラストレーションをもつスピネル酸化物系の研究を行った。AV_2O_4(A=Zn, Mg, Cd)については、二つの相転移と複雑な磁気秩序の起源および軌道自由度の役割を解明した。また、ACr_2O_4(A=Cd, Hg)では、磁場下で現れる巨大な半磁化プラトーについて調べ、実験結果の説明のみならず、四重極秩序スピンネマチック相など様々なエキゾチック相の出現を見出した。また、AlV_2O_4の示す構造相転移に関する理論的解析を行い、七量体形成によるスピンシングレット状態の発現を提案した。
4)平坦なバンド構造を実現する部分ライングラフ上のハバード模型について研究を行い、相関効果によって生ずる磁性を調べた。その結果、部分ライングラフ上の遍歴電子系では部分強磁性、フェリ磁性、反強磁性等の多彩な現象が起こりうることがわかった。

【研究連携者】
長谷川修司	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
求幸年	東京大学	大学院工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)
久保健	青山学院大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)