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ナノスケールサイズ極限の金属超薄膜の常伝導および超伝導状態での量子伝導

纳米级尺寸限制的超薄金属薄膜正常和超导状态下的量子传导

基本信息

批准号：
06J11464
负责人：
宮田伸弘
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

磁場中でマイクロ4端子プローブ法による電気伝導測定を行う装置を開発して,固体表面上の表面状態や超薄膜中の量子井戸状態のスピン軌道相互作用を見積もることを目指している.今年度では冷却機構の改善,電気伝導測定回路およびプログラムの洗練を行い,よりストレスなく測定ができるようにした.まず分子線エピタキシーにより作成したBi(001)薄膜の磁気抵抗効果を調べた.この測定の独創点は作成から測定まで超高真空環境を破らずに行っている点にある.結果,1μmの薄膜は5Tで1,000%の磁気抵抗効果を示した.この値は過去の研究の結果よりも小さいが,その説明として,磁気抵抗効果はBi中の電子とホールの濃度比によって決まることを考えると,作成法の違いもしくは大気暴露の影響によって異なる値になると考えられる.また,他の膜厚においても磁気抵抗測定を行い,膜厚依存性から磁気抵抗における表面状態の寄与をおよそ10%と見積もった.次にAg(111)超薄膜およびAg(111)√<3>×√<3>-Bi超薄膜の磁気抵抗測定を調べた結果,両薄膜とも反局在効果を示した.さらに両者の比較から表面のBiによって反局在効果が増大するのを観測した.光電子分光によるバンド構造を参照しながら,薄膜内の各々の量子井戸状態のスピン散乱時間を定量的に解析した.その値は1ps程度であった.さらに系のスピン緩和機構がRashba効果によって起こる伝道帯のスピン分裂に起因すると仮定して,系のRashba相互作用定数を各々の量子井戸状態に対して求めた.その値は1×10^(-12)eVm程度で現行の角度分解光電子分光では検出できない値である.以上の研究によって,上記の複合環境で動作する磁気輸送測定装置を開発することで,磁気輸送現象における金属量子薄膜のスピン軌道相互作用を調べる手段を確立した.

A device for measuring electrical conductivity in a magnetic field is developed, and surface states on solid surfaces and quantum well states in ultra-thin films are integrated into orbital interactions. This year, the cooling mechanism has been improved, and the electric conduction measurement circuit has been cleaned and refined. The magnetic resistance of Bi(001) thin films is modulated by molecular wires. The original point of measurement is to make a measurement in ultra-high vacuum environment. As a result, the magnetic resistance of 1 μm thin films at 5T is 1,000%. This value is contrary to the results of previous studies. The magnetic field resistance results in the concentration ratio of electrons in Bi. The film thickness dependence of the magnetic field resistance of the film is determined by measuring the surface state of the film thickness. Second, Ag(111) ultra-thin film and Ag(111)√ <3>×√<3>-Bi ultra-thin film magnetic resistance measurement results, thin film and anti-reflection results show The results of the comparison between the surface and the surface are increased. With reference to the diode structure used in optoelectronic spectroscopy, the photon scattering time of each quantum well state in the film can be quantitatively analyzed.その値は1ps程度であった. The Rashba interaction determines the number of quantum well states in the system.その値は1×10^(-12)eVm程度で现行の角度分解光电子分光では検出できない値である. In the above research, the magnetic transport measurement device developed in the compound environment is described, and the means of modulating the orbital interaction of the metal quantum thin film in the magnetic transport phenomenon is established.