化合物半導体表面上擬一次元鎖のスピン偏極電子構造

化合物半导体表面准一维链的自旋极化电子结构

基本信息

批准号：
19J21516
负责人：
中村拓人
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21516/
关键词：
表面電子状態光電子分光 Rashba効果

项目摘要

本研究課題は、これまで申請者が発見した、化合物半導体基板上の一次元ビスマス原子鎖における巨大ラシュバ分裂バンドについて、金属化を行いスピン伝導に直接寄与させることを可能とし、さらには同系の新奇物性の解明を目指すものである。本年度はIII V 族化合物半導体であるヒ化インジウム上ビスマスの擬一次元構造について、可変偏光スピン角度分解光電子分光装置(laser-SARPES)および、第一原理計算による理論計算の組み合わせによって電子状態の解析を進めた。本物質は表面に2種類の非等価な Bi原子鎖を含む低対称原子構造を有しており、スピン分裂した電子状態の起源を探ることは、低次元系における基礎物理的視点からも大変興味深い。そこで、物質のバンド構造をエネルギー・波数・スピン偏極方向に加えて軌道対称性まで議論可能なlaser-SARPESに加えて、詳細な電子状態の起源まで抽出できる第一原理計算を用いることでその電子状態の詳細な描像を明らかにすることを目指した。その結果、エネルギー・波数に応じて一次元鎖のスピンテクスチャーが三次元空間内で回転することが明らかになった。このようなスピンテクスチャーは単純なRashba型スピン軌道相互作用だけでは全く予想されないものであり、本対象物質において新たに発見した低次元特有の新奇物性である。また、昨年度に達成したスピン偏極擬一次元金属のスピン伝導測定を行うために、スピン偏極表面を大気や他の物質から保護する材料の検討を行った。具体的な材料として有機分子フラーレンを選んだ。フラーレン吸着したBi擬一次元構造について角度分解光電子分光により電子状態を観測した結果、吸着によるバンドの変形は確認されず、フラーレンとの界面にスピン偏極バンドの存在を示唆する結果を得た。

该研究主题是在申请人到目前为止发现的复合半导体底物上的一维二维原子链中启用大的Rushba裂变带，直接通过金属化为旋转传导做出了贡献，并进一步探索了同一物种的新特性。今年，我们通过合并可变的极化旋转角度分辨光谱光谱（Laser-SARPES）和使用First Principles的理论计算来结合可变的极化旋转光学光谱（激光 - sARPES）和理论计算，从而分析了二维化合物半导体二维结构的电子状态。该材料具有低对称性原子结构，其表面上包含两个非等效的双原子链，并且从低维系统中的基本物理角度探索自旋拳头电子状态的起源非常有趣。因此，我们旨在通过使用激光 - 六边形来阐明电子状态的详细图像，这使我们能够讨论能量，波数和自旋极化方向以及轨道对称性以及轨道对称性以及可以提取电子状态的原点的轨道对称性以及第一原理计算。结果，揭示了一维链的自旋纹理根据能量和波数在三维空间中旋转。仅凭简单的Rashba型自旋轨道相互作用，根本就不会期望这种自旋纹理，并且是一种新颖且与众不同的属性，这是在该主题中新发现的低维度。此外，为了测量去年实现的自旋偏振伪一维金属，我们研究了保护自旋极化表面免受大气和其他材料的材料。选择有机分子富勒烯作为特定材料。通过角度分辨的光电子光谱观察到电子状态，以吸附富勒烯的BI伪一维结构，并且未确认由于吸附而引起的带变形，结果表明在fullerene的界面上存在旋转偏振带。