スピン偏極イオン散乱分光法を用いた電流誘起スピン偏極の研究

本年度は物質・材料研究機構との共同研究の兼ね合いから、イオン散乱分光を中心として研究を進めることはできなかった。そのため、昨年度に引き続き、電流誘起スピン偏極が期待できる物質群、すなわち大きなスピン軌道相互作用と高い導電性を持つ物質の探索を行った。昨年度、表面超構造シリコン表面上に作製するタリウム・鉛合金[Si(111)-√3×√3-(Tl, Pb)]が強いスピン軌道相互作用によって大きくスピン分裂したバンドを持ち、さらに2.3 Kにおいて超伝導を示すことを報告した。本年度は考察を進め、バンド分散の温度変化から求められていた強い電子格子相互作用(λ～1.6)が超伝導に寄与していると結論し、表面科学会誌で報告した。これらの性質から非従来型超伝導、特に、スピン分裂の大きさとフェルミエネルギーの比が0.1程度に達することから、一重項‐三重項混成などの特異なスピン構造を持つ超伝導状態が期待される。極低温におけるSTM実験も行い、超伝導ギャップを観測した。そのギャップの定量的な解釈のため、議論を進めている。他にも、シリコン上のタリウム２原子層[Si(111)-6x6-Tl]を再現性良く作製する方法を見出し、0.96 Kにおいて超伝導を示すことを発見した。スピン軌道相互作用と超伝導の関連は明らかでないが、6x6-Tlでは超伝導―金属―絶縁体転移が起きており、金属状態がBose金属というモデルで説明できることがわかった。これらの結果をまとめた投稿論文は2D Materials誌に掲載された。このように、本研究では様々な新奇ラシュバ物質を見出し、電流誘起スピン偏極のようなスピントロニクス現象と超伝導の融合的研究に発展する成果を得た。

本年度は物質・材料研究機構との共同研究の兼ね合いから、イオン散乱分光を中心として研究を進めることはできなかった。そのため、昨年度に引き続き、電流誘起スピン偏極が期待できる物質群、すなわち大きなスピン軌道相互作用と高い導電性を持つ物質の探索を行った。昨年度、表面超構造シリコン表面上に作製するタリウム・鉛合金[Si(111)-√3×√3-(Tl, Pb)]が強いスピン軌道相互作用によって大きくスピン分裂したバンドを持ち、さらに2.3 Kにおいて超伝導を示すことを報告した。本年度は考察を進め、バンド分散の温度変化から求められていた強い電子格子相互作用(λ～1.6)が超伝導に寄与していると結論し、表面科学会誌で報告した。これらの性質から非従来型超伝導、特に、スピン分裂の大きさとフェルミエネルギーの比が0.1程度に達することから、一重項‐三重項混成などの特異なスピン構造を持つ超伝導状態が期待される。極低温におけるSTM実験も行い、超伝導ギャップを観測した。そのギャップの定量的な解釈のため、議論を進めている。他にも、シリコン上のタリウム２原子層[Si(111)-6x6-Tl]を再現性良く作製する方法を見出し、0.96 Kにおいて超伝導を示すことを発見した。スピン軌道相互作用と超伝導の関連は明らかでないが、6x6-Tlでは超伝導―金属―絶縁体転移が起きており、金属状態がBose金属というモデルで説明できることがわかった。これらの結果をまとめた投稿論文は2D Materials誌に掲載された。このように、本研究では様々な新奇ラシュバ物質を見出し、電流誘起スピン偏極のようなスピントロニクス現象と超伝導の融合的研究に発展する成果を得た。