スピン偏極質量ゼロ電子の結晶対称性から生じた新奇３次元電子スピン構造の解明

阐明由自旋极化无质量电子晶体对称性产生的新型三维电子自旋结构

• 批准号: 25800179
• 负责人: 宮本 幸治
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25800179/
• 关键词: スピン角度分解光電子分光; スピン軌道相互作用; 電子スピン構造

本研究では、表面結晶構造の対称性の違いに着目し、高効率３次元スピン分解光電子分光装置(3D-SARPES)を利用して、未だ謎である「表面結晶構造の対称性」と「質量ゼロ電子の電子スピン構造」との関係を明らかにすることを目的とする。その結果、以下の２つの結果、1)タングステン(110)単結晶の異方的電子スピン構造の決定,2)トポロジカル絶縁体Bi2Te2Seにおける超巨大Rashba効果および質量ゼロ電子におけるそれぞれの異方性と電子スピン構造の関係を明らかにした。これら２つの結果について以下に少し詳細に得られた結論を示す。1)タングステン(110)単結晶は、表面結晶構造の２回対称性と強いスピン軌道相互作用に起因した異方的な電子スピン構造を持ち、そのスピンがほぼ一軸方向に沿っている事を実験的に明らかにした。これは、２回対称性の結晶表面をもつ物質系は、デバイスの応用上これまで問題になっていた短いスピン緩和長を大きく改善し、Rashba効果およびスピン偏極質量ゼロ電子を持つ物質を用いた新たなスピントロニクスデバイスの実現に適している事を示す。2)トポロジカル絶縁体Bi2Te2Seの結晶構造はこれまで研究されてきた3回対称性を示し、そのトポロジカル表面状態は、異方的な電子スピン構造が生じている。この研究では、この質量ゼロ電子の電子スピン構造に加え、さらに高束縛エネルギー側に異方的な電子スピン構造を持つRashba型のスピン分裂バンドを観測した。しかし、それらの異方的な面内電子構造は形状は似ている物の試料面直方向に９０度回転したような形状を示す事を発見した。これは、いわゆる3回対称性特有のワーピングと呼ばれる現象が生じており、このワーピングハミルトニアンでこれらの事象がすべて説明できる事、さらにスピン構造も異方性が現れると同時に面直スピンも生じる事が明らかとなった。

This study aims to clarify the relationship between symmetry of surface crystalline structure and electron structure of mass and electron by using high efficiency 3D-SARPES (3D-SARPES). The results are as follows: 1) The relationship between the electron structure and the mass of the heterostructure of the single crystal Bi 2Te 2Se is clearly defined. The results of this study are as follows: 1) The symmetry of the crystal structure and the surface structure of the crystal structure is strong, and the electron structure of the crystal structure is different from that of the surface structure. This paper shows the problems of short and moderate length improvement, Rashba effect and polarization mass of electron supporting substance in application of new and suitable materials. 2) The crystal structure of Bi2Te2Se is studied. The crystal structure of Bi2Te2Se is characterized by its symmetry, surface state and electron structure. This study is based on the measurement of the electron structure of the high binding electron and the electron structure of the high binding electron. The in-plane electronic structure of the sample is similar to that of the sample in the vertical direction of 90 degrees. The phenomenon of symmetry is caused by the phenomenon of symmetry, which is caused by the phenomenon of symmetry.

项目成果

Spin polarized surface states in Bi2Te2Se

Bi2Te2Se 中的自旋极化表面态

• 发表时间: 2013
• 作者: K. Miyamoto;A. Kimura;T. Okuda;H. Miyahara;K. Kuroda;H. Namatame;M. Taniguchi;S. V. Eremeev;T. V. Menshchikova;E. V. Chulkov;K. A. Kokh and O. E. Tereshchenko
• 通讯作者: K. A. Kokh and O. E. Tereshchenko

Spin-polarized electronic structure at strongly spin-orbit coupled surface

强自旋轨道耦合表面的自旋极化电子结构

• 发表时间: 2014
• 作者: Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;K. Miyamoto
• 通讯作者: K. Miyamoto

Two-fold symmetry flattens Dirac cone of surface state with spin polarization at W(110)

二次对称性使表面态狄拉克锥变平，自旋极化为 W(110)

• 发表时间: 2013
• 作者: Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;Katsuhisa Furukawa;K. Miyamoto;K. Miyamoto;宮本幸治;宮本幸治;宮本幸治;宮本幸治;Koji Miyamoto;Koji Miyamoto;Koji Miyamoto
• 通讯作者: Koji Miyamoto

スピン分解光電子分光を用いたディラック電子系の先駆的研究

使用自旋分辨光电子能谱对狄拉克电子系统进行开创性研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Y.Fukuma;L.Wang;H.Idzuchi;S.Takahashi;S.Maekawa;Y.Otani;宮本幸治
• 通讯作者: 宮本幸治

トポロジカル絶縁体Bi2Te2Seの巨大Rashba効果

拓扑绝缘体 Bi2Te2Se 中的巨拉什巴效应

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Hayashida;M. Soda;S. Itoh;T. Yokoo;K. Ohgushi;D. Kawana;H. M. Ronnow and T. Masuda;宮本幸治，Nurumamat Munisa，黒田健太，奥田太一，仲武昌史，岩澤英明，島田賢也，生天目博文，谷口雅樹，S. Eremeev，T. Menshchikova，E. Chulkov，K. Kokh，O. Tereshchenko，木村昭夫
• 通讯作者: 宮本幸治，Nurumamat Munisa，黒田健太，奥田太一，仲武昌史，岩澤英明，島田賢也，生天目博文，谷口雅樹，S. Eremeev，T. Menshchikova，E. Chulkov，K. Kokh，O. Tereshchenko，木村昭夫