結晶表面上の金属一次元鎖におけるスピン-軌道相互作用とスピン偏極電流

晶体表面一维金属链中的自旋轨道相互作用和自旋极化电流

• 批准号: 18654053
• 负责人: 有賀 哲也
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654053/
• 关键词: スピン-軌道相互作用; スピン偏極電流; 表面低次元金属; Rashba効果; スピン-軌道分裂; 角度分解光電子分光

Bi/Ag系において、通常のRashbaスピン-軌道分裂よりも一桁も大きな分裂が観測された。本研究では、半導体表面上における巨大Rashba分裂の可能性を探るとともに、表面の2次元電子バンドのスピン-軌道分裂の大きさを決定する要因を調べた。研究の究極の目標は、スピン偏極していない非磁性体の表面バンドにおける巨大Rashba効果を利用して、スピン流あるいはスピン偏極電流を実現することにある。本年度は、Ge(111)およびSi(111)表面上に重金属原子を吸着させたさまざまな系について検討した。以下では、そのうち、T1/Ge(111)表面におけるRashbaスピン-軌道分裂の結果について述べる。Ge(111)表面に単原子層以下のタリウムを蒸着すると、加熱条件により、タリウム原子が2次元的に配列した(1x1)構造と、1次元鎖状に配列した(3x1)構造が生成する。本研究では、これらの表面の電子構造を角度分解光電子分光で決定した。また、表面X線回折法等により決定した構造をもとに第一原理電子状態計算を行い、スピン-軌道分裂の詳細な振る舞いを調べた。Bi/Ag表面系では一つの表面バンドでのみRashba分裂が観測されたのに対し、T1/Ge系では数本の表面バンドでRashba分裂が認められた。スピン分裂の大きさはバンドによって大きく異なっており、特に、波動関数の振幅がタリウム原子核周辺に強く局在するバンドほど分裂が大きいという明瞭な傾向が確認された。これは、Rashba効果の微視的理論ともよく整合する結果である。一方、分裂の絶対値をBi/Ag系と比較すると、なお数倍程度の開きがある。このことは、Ag表面の電子状態が巨大Rashba効果の発現に何らかの役割を果たしている可能性を示唆している。

Bi/Ag system is usually Rashba-Orbital Splitting System. In this paper, we investigate the possibility of large Rashba splitting on semiconductor surfaces and determine the main factors of large Rashba splitting on semiconductor surfaces. The ultimate goal of this study is to utilize the large Rashba effect on the surface of non-magnetic materials and to realize the polarization current. This year, the adsorption of heavy metal atoms on Ge(111) and Si(111) surfaces was investigated. The following is a description of the Rashba spon the surface of T1/Ge(111)-the result of orbital splitting. Ge(111) surface under the single atomic layer, heating conditions, the atom is arranged in two dimensions,(1x1) structure, one dimension lock arrangement,(3x1) structure is generated. In this study, the electronic structure of the surface of the film is determined by angular decomposition photoelectron spectroscopy. The first principle of electronic state calculation is to adjust the structure of the orbit. Bi/Ag surface system has a surface area of Rashba split, while T1/Ge system has a surface area of Rashba split. The large number of nuclear fission fragments is different from the large number of nuclear fission fragments. The amplitude of the ratio is different from that of the nuclear fission fragments. The theory of Weishi app and the result of Rashba app A square, split and Bi/Ag ratio The electronic state of Ag surface shows the possibility of the occurrence of large Rashba effect.

项目成果

Atomic and electronic structure of T1/Ge (111)-(1x1): LEED and ARPES measurements and first-principles calculations

T1/Ge (111)-(1x1) 的原子和电子结构：LEED 和 ARPES 测量以及第一原理计算

• 发表时间: 2007
• 期刊: Phys. Rev. B 76
• 作者: S. Hatta;C. Kato;N. Tsuboi;S. Takahashi;H. Okuyama;T. Aruga;A. Harasawa;T. Okuda;and T. Kinoshita
• 通讯作者: and T. Kinoshita

Band structure and giant Rashba effect on T1/Ge (111)-(3×1) surface: angle-resolved photoemission and first-principles calculation

T1/Ge(111)-(3×1)表面的能带结构和巨型Rashba效应：角分辨光电发射和第一性原理计算

• 发表时间: 2008
• 期刊: Phys. Rev. B inpress
• 作者: S. Hatta;C. Kato;S. Takahashi;H. Okuyama;A. Harasawa;T. Okuda;T. Kinoshita;and T. Aruga
• 通讯作者: and T. Aruga

Transition between tetramer and monomer phases driven by vacancy configuration entropy on Bi/Ag(001)

• DOI: 10.1103/physrevb.75.155409
• 发表时间: 2007-04-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nakagawa, Takeshi;Ohgami, Osamu;Aruga, Tetsuya
• 通讯作者: Aruga, Tetsuya