Verification of magnetic/electronic/spin structure correspondence in topological magnets

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本研究課題の目的は、ワイル磁性体などに代表されるトポロジカル磁性体において期待される磁気構造・電子構造・スピンテクスチャの相関特性を実験的に示す事である。この目的達成のために本年度では，この実証を可能にする実験装置として，マイクロ集光レーザーとスピン角度分解光電子分光を組み合わせた顕微スピン角度分解光電子分光装置を世界に先駆けて実現させるために装置開発を主に行った。その結果，紫外光 6-eV レーザーを光電子励起光源として，超高真空槽にある試料表面の位置で 5 マイクロメートル (5um) 以下の微小スポット化に成功した。また，装置の性能評価をした結果，微小スポットを利用した条件下で， 5meV 以下の高エネルギー分解能を有したままスピン分解測定が可能であることがわかった。さらに LabView を用いたグラフィックユーザーインターフェイスなどの測定環境を整備した結果，光電子強度・スピン分解シグナルの高速空間マッピングを行えるようになった。顕微スピン角度分解光電子分光の最終的な空間分解能は，レーザーのスポットサイズだけでなく，試料ステージ・真空槽ステージの熱ドリフトやレーザースポット位置のドリフトによって制限されるが，慎重に装置評価を行った結果，それらからのドリフトが 1 um 以下（7 時間程度のテスト測定）に抑えられていることが分かった。以上から，世界に先駆けて 5um スケールの高い空間分解能とスピン検出を両立させた，顕微レーザースピン角度分解光電子分光を本研究で実現させた。