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Se
from multilayer VSe
films via V- and Se-desorption角田 一樹; 日下 翔太郎*; 竹田 幸治; 小林 功佳*; 平原 徹*
Physical Review B, 106(19), p.195421_1 - 195421_7, 2022/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)We systematically investigated the electronic properties of monolayer and multilayer vanadium selenide films grown with different conditions using in situ angle-resolved photoemission spectroscopy and first-principles calculations. We observed the band dispersions of pristine VSe in a sample grown at substrate temperature (
) of 250
C, while the significant modulations of the Se-derived bands can be seen at = 380C. For = 420C, we found that the V self-intercalated VSe was formed. As a simple and convenient way, we also demonstrate that the monolayer VSe can be fabricated by annealing from the multilayer VSe film, and the possible formation mechanism is discussed. The establishment of the growth methods of VSe film and verifying its electronic properties provide the substantial step for the creation of the 2D vDW heterostructures.
)
(BiTe
)
superlattice films by Te desorption from a pristine BiTe film日下 翔太郎*; 佐々木 泰祐*; 角田 一樹; 一ノ倉 聖*; 出田 真一郎*; 田中 清尚*; 宝野 和博*; 平原 徹*
Applied Physics Letters, 120(17), p.173102_1 - 173102_5, 2022/04
被引用回数：2 パーセンタイル：34.67(Physics, Applied)We fabricated superlattice films composed of Bi bilayers (BLs) and BiTe quintuple layers (QLs) by annealing pure BiTe films. It was found that Te desorbs from the QL to form the BL with an activation energy of 2.7 eV. Eventually two distinct stoichiometric phases were formed, Bi
Te (QL-BL-QL) and Bi
Te (QL-BL), as evidenced by scanning transmission emission microscopy measurements. The surface-state dispersion was measured with angle-resolved photoemission spectroscopy and the topological nature of each sample is discussed. Our method offers a convenient and simple way to fabricate superlattice films with different topological properties.
-VSe film revealed by element-specific X-ray magnetic circular dichroism角田 一樹; 竹田 幸治; 日下 翔太郎*; 小林 功佳*; 平原 徹*
Physical Review Materials (Internet), 6(1), p.014006_1 - 014006_8, 2022/01
被引用回数：6 パーセンタイル：66.14(Materials Science, Multidisciplinary)二次元強磁性体候補物質である単層1-VSe薄膜の磁気特性を、元素選択的磁気プローブであるX線磁気円二色性(XMCD)を用いて調べた。高分解能測定を行うことで、外部磁場下において原子レベルの薄さの1-VSe薄膜から明確なXMCDシグナルを検出することに成功した。X線の入射角度を操作することで、面内と面外の磁気特性を分離し、強い磁気異方性を見出すことができた。さらに、磁場と温度に依存したXMCD測定により、6Kでも長距離強磁性秩序は存在せず、隣接するバナジウムイオン間の短距離強磁性・反強磁性相互作用が存在することが明らかになった。このような低温での磁気挙動は、単層1-VSeが強磁性になりかけていることを意味しており、VSe系ヘテロ構造で報告されている近接効果誘起強磁性の説明となる。
Te/BiTe down to 6 K深澤 拓朗*; 日下 翔太郎*; 角田 一樹; 橋爪 瑞葵*; 一ノ倉 聖*; 竹田 幸治; 出田 真一郎*; 田中 清尚*; 清水 亮太*; 一杉 太郎*; et al.
Physical Review B, 103(20), p.205405_1 - 205405_6, 2021/05
被引用回数：9 パーセンタイル：66.35(Materials Science, Multidisciplinary)We successfully fabricated a MnBiTe/BiTe heterostructure by incorporating Mn and Te inside the topmost quintuple layer of BiTe, as unambiguously confirmed by LEED I-V scanning transmission electron microscopy measurements. The surface-state Dirac cone of the heterostructure showed little change compared to that of the pristine BiTe and X-ray magnetic circular dichroism measurements showed that the system was paramagnetic down to 5.6 K. These results are in contrast to the previous works on related materials that showed magnetic order around 10 K as well as theoretical predictions and suggests the intricacy of the magnetic properties of two-dimensional van der Waals magnets.
平原 徹*; Otrokov, M. M.*; 佐々木 泰祐*; 角田 一樹*; 友弘 雄太*; 日下 翔太郎*; 奥山 裕磨*; 一ノ倉 聖*; 小林 正起*; 竹田 幸治; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.4821_1 - 4821_8, 2020/09
被引用回数：41 パーセンタイル：93.11(Multidisciplinary Sciences)We fabricate a novel magnetic topological heterostructure Mn
Bi
Te
/BiTe
where multiple magnetic layers are inserted into the topmost quintuple layer of the original topological insulator BiTe. A massive Dirac cone (DC) with a gap of 40-75 meV at 16 K is observed. By tracing the temperature evolution, this gap is shown to gradually decrease with increasing temperature and a blunt transition from a massive to a massless DC occurs around 200-250 K. Magnetic measurements show that there are two distinct Mn components in the system that corresponds to the two heterostructures; MnBiTe/BiTe is paramagnetic at 6 K while MnBiTe/BiTe is ferromagnetic with a negative hysteresis (critical temperature 20 K). This novel heterostructure is potentially important for future device applications.
superstructure深谷 有喜; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 河裾 厚男; 長谷川 修司*; 松田 巌*
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 10, p.310 - 314, 2012/07
Si(111)-
-Ag表面は、典型的な二次元金属系として精力的に研究されている。この表面上に微量の貴金属又はアルカリ金属原子を吸着させると、表面電気伝導度の急激な上昇に伴い、超構造が発現する。冶金学的見地から、この超構造は、二次元電子化合物として興味が持たれている。本研究では、反射高速陽電子回折(RHEPD),角度分解光電子分光(ARPES),走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、AuとAg原子吸着による超構造の原子配置と電子状態を調べた。ARPESとSTMの測定から、異なったAuとAgの組成比を持つと似た電子状態を形成していることがわかった。RHEPDによる構造解析から、AuとAgの組成比が異なっても、ほぼ同一の原子配置をとることがわかった。
superstructure深谷 有喜; 松田 巌*; 橋本 美絵*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 長谷川 修司*; 河裾 厚男; et al.
Surface Science, 606(11-12), p.919 - 923, 2012/06
被引用回数：6 パーセンタイル：28.32(Chemistry, Physical)反射高速陽電子回折と光電子分光を用いて、Si(111)-
-Au表面上へのAg原子吸着により発現するSi(111)-超構造(Si(111)--(Au,Ag)表面)の原子配置を調べた。光電子分光による測定から、Si(111)--(Au,Ag)表面は、AuとAg原子の組成比の異なった他のSi(111)-超構造のものと似た電子状態を形成していることがわかった。反射高速陽電子回折のロッキング曲線と回折パターンの解析から、AuとAgの原子配置もまた、他のSi(111)-超構造のものに近いことがわかった。これらの結果は、二次元電子化合物に特有の特徴と一致する。
Cheng, S.*; 平原 大輔*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; et al.
Experimental Thermal and Fluid Science, 35(2), p.405 - 415, 2011/02
被引用回数：30 パーセンタイル：75.93(Thermodynamics)水を液体として用い観察タンクの底から窒素を発生させバブルを作る実験が2次元(2D)3次元(3D)それぞれの状態で個別に行われた。粒子ベッド高さ(30mmから200mm),粒子直径(0.4mmから6mm)そして、粒子タイプ(アクリルビーズ,ガラス,アルミ,ジルコニウム)等で粒子ベッドに変化を持たせた。これらの実験でイメージ解析によって初めて3種類のバブル特性が観察され、さらに表面バブル頻度、2D, 3D状態の表面バブルサイズなどのバブル挙動の定量的な詳細分析で検証された。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Nuclear Engineering and Design, 241(1), p.366 - 377, 2011/01
被引用回数：37 パーセンタイル：92.67(Nuclear Science & Technology)In the present study, we elected to use depressurization boiling to simulate an axially increasing void distribution in the debris bed. Bottom-heating boiling was also chosen to confirm characteristics of the self-leveling process do not depend on the boiling mode. Particle size, shape, bed volume and density along with boiling intensity and total volume were taken as experimental parameters to obtain the general characteristics of the self-leveling process. Experiments with simulant materials were conducted and analyzed. The good concordance of the transient processes obtained from the different boiling methods sufficiently demonstrates the results obtained exhibit these general self-leveling characteristics. Comparisons of deduced time variations of the inclination angle provide qualitative tendencies based on the experimental parameters considered influential to self-leveling behavior. The rationale behind the definition introduced for equivalent power density is also presented.
松田 巌*; 中村 史一*; 久保 敬祐*; 平原 徹*; 山崎 詩郎*; Choi, W. H.*; Yeom, H. W.*; 成田 尚司*; 深谷 有喜; 橋本 美絵*; et al.
Physical Review B, 82(16), p.165330_1 - 165330_6, 2010/10
被引用回数：9 パーセンタイル：40.66(Materials Science, Multidisciplinary)一価金属の共吸着でSi(111)表面上に形成される超構造は、表面状態の電子数と吸着金属の原子数の割合が常に一定で形成される。このことは、超構造が電子化合物の特性を持つことを意味している。われわれは、二次元表面合金相である超構造の安定性を調べるために、Hume-Rothery型化合物における代表的な2つの理論、Jones model及びpseudopotential modelを用いて解析を行った。解析の結果、二次元表面合金相においてはJones modelが破綻しており、pseudopotential modelにおける二次元の表面状態電子を介した中距離原子間相互作用の重要性を見いだした。
Cheng, S.*; 平原 大輔*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/05
気泡挙動について一連の実験を行い、デブリ層における三相流動を明らかにした。本件は冷却材沸騰状態での除熱能力における最重要ポイントである。本実験には2次元タンクを使用した。液相には水を用い、気泡の生成はタンク底部から窒素ガスを注入して行った。実験パラメータには多様性をもたせ、高さの異なる粒子層,さまざまな直径の粒子,異なるタイプの粒子,異なる流量の窒素ガスなどを用いた。デジタル画像解析の手法を用い、3種の気泡上昇挙動が本実験条件下で観測された。このことは、気泡離脱頻度や気泡離脱サイズなどの気泡上昇特性について詳細な定量分析によっても確認された。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Journal of Nuclear Science and Technology, 47(4), p.384 - 395, 2010/04
被引用回数：40 パーセンタイル：92.29(Nuclear Science & Technology)We develop criteria establishing the onset of self-leveling behavior of core debris in a core-disruptive accident of a sodium-cooled fast breeder reactor. We base the criteria on a force balance model assuming a debris bed with a single-sized spherical particle. The model considers drag, buoyancy, and gravity acting on each particle. A series of experiments verified the applicability of this description of self-leveling. Particle size, shape, density, along with boiling intensity, bed volume, and even experimental methods were taken into consideration to obtain general characteristics of the self-leveling process. We used depressurization boiling to simulate an axially increasing void distribution in the debris bed. We also used bottom heating to validate the use of the depressurization method. We obtained good agreement between model predictions for the self-leveling onset and experimental results. Extrapolation of our model to actual reactor conditions is discussed.
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 15 Pages, 2009/09
高速炉における事故条件では燃料デブリからの崩壊熱が冷却材沸騰を引き起こすが、本研究では、軸方向に増加するボイド分布を模擬するため、従来のデブリベッド下部からのガス注入あるいは加熱の代わりに減圧沸騰を用いて実験を実施した。セルフレベリング発生についてモデル予測は実験結果と良い一致を得た。実機条件に対する本モデルの外挿性もまた考察された。
Zhang, B.*; 原田 哲志*; 平原 大輔*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春
Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2008/11
本研究では、セルフレベリング挙動特性を模擬物質を用いて実験的に調べた。本実験では、異なる密度で構成されるアルミナあるいは鉛の固体球で構成されるデブリベッドでのボイド率が軸方向に増加することを減圧沸騰を用いて模擬した。粒子サイズ(直径0.5mmから6mm)と形状(球形あるいは非球形粒子)もまた実験パラメータとした。セルレベリング発生クライテリアを提案して、それを実験結果と比較した。
原田 哲志*; 平原 大輔*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 鈴木 徹; 山野 秀将; 飛田 吉春
no journal, ,
高速炉の炉心損傷事故後の崩壊熱除去過程におけるデブリベッドの運動特性を把握するため、冷却材の沸騰によって駆動されるセルフレベリングに関する基礎的な実験を実施した。模擬物質を用いた本実験では、冷却材の沸騰を減圧沸騰で模擬し、デブリの特性がデブリベッドの動的挙動に及ぼす影響について検討した。
薄膜の磁性角田 一樹; 竹田 幸治; 日下 翔太郎*; 小林 功佳*; 平原 徹*
no journal, ,
単層VSeは、二次元ファンデルワールス原子層物質の一種であり、2018年に室温以上のキュリー温度を有する強磁性体であることが報告された。しかし室温強磁性の発見直後に行われた角度分解光電子分光(ARPES)実験では、低温においても強磁性秩序を特徴づける交換分裂が観測されておらず、単層VSeにおける強磁性秩序の有無については未だに議論が続いている。通常の磁化測定では薄膜と基板の双方からのシグナルを検出してしまうためVSeの本質的な磁気特性を引き出すことは難しい。一方、放射光を利用したX線磁気円二色性(XMCD)は元素選択的なプローブであるため、上記の論争を解決する可能性を秘めている。本研究では、単層VSeの磁気特性を明らかにすることを目的にARPES、第一原理計算、XMCDを行った。その結果、磁場下で単層VSeからの明瞭なXMCDシグナルを検出することに成功した。また、温度依存XMCDにより、6Kにおいても長距離強磁性秩序は存在しないことが明らかになった。しかし、隣接するVイオン間には短距離の強磁性相互作用が存在しており、単層VSeが強磁性秩序を示す寸前の物質であることを明らかにした。
film revealed by element-specific X-ray magnetic circular dichroism角田 一樹; 竹田 幸治; 日下 翔太郎*; 小林 功佳*; 平原 徹*
no journal, ,
Since the discovery of graphene, atomically thin two-dimensional van der Waals (2D vDW) materials have attracted a great deal of attention due to their rich properties. In 2018, the presence of the long-range ferromagnetic ordering in the monolayer VSe was reported. Remarkably, the recorded Curie temperature of the monolayer VSe film exceeded the room temperature. However, soon after the discovery of strong ferromagnetism, a number of controversial results emerged. In this work, we investigated the intrinsic magnetic properties and electronic structures of the monolayer and multilayer VSe films by means of ARPES, first-principles calculations, and XMCD measurements. We succeeded in detecting a clear XMCD signal from the atomically thin VSe films under a magnetic field. By manipulating the incidence angle of the X-ray, we were able to disentangle the in-plane and out-of-plane magnetic properties and found a strong magnetic anisotropy. Moreover, temperature-dependent XMCD revealed that there is no long-range ferromagnetic ordering even at 6 K, but short-range ferromagnetic interactions between vanadium ions exist in the two-dimensional plane.
薄膜の電子状態角田 一樹; 日下 翔太郎*; 竹田 幸治; 小林 功佳*; 平原 徹*
no journal, ,
単層VSeは、2018年に室温以上のキュリー温度を有する強磁性体であることが報告された。一般に、超伝導や磁性を示す物質を薄膜化すると、その転移温度は低下する傾向にある。この経験則に対して単層VSeは、バルクは非磁性だが薄膜は強磁性という従来の磁性材料とは全く逆の性質を示す。しかし最近、単層VSeは6Kにおいても強磁性が発現しておらず、Vイオン間に短距離強磁性相互作用が存在する強磁性転移近傍の物質であることがX線磁気円二色性によって明らかにされている。また、これまでのVSeに関する先行研究は、主に単層膜の磁気状態、電子構造に焦点を当てたものがほとんどであり、膜厚や成長条件に依存した系統的な研究はほとんど行われていない。本研究では、HOPG基板上に単層から複数層のVSe薄膜を異なる基板温度で作成し、電子構造の変化を角度分解光電子分光と第一原理計算によって詳細に調べた。その結果、250Cで成長した1MLから4MLの薄膜はVSeの計算結果と良い一致を示した。一方、420Cで成長した薄膜は、1MLの時点でSe 4
に由来するホールバンドに変調が見られ、多層膜にするとVSeに変化することが明らかとなった。
