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)
(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.
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.
MnGe (Ga) film via Ge (Ga) 
absorption spectroscopy吉川 智己*; Antonov, V. N.*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 角田 一樹; 宮本 幸治*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 後藤 一希*; 桜庭 裕弥*; et al.
Physical Review B, 102(6), p.064428_1 - 064428_7, 2020/08
被引用回数：2 パーセンタイル：12.9(Materials Science, Multidisciplinary)X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectroscopy were applied at the Ge (Ga) edge to unravel the spin-resolved unoccupied electronic states of CoMnGe (Ga). Complicated spectral features were observed in both XAS and XMCD spectra. For their interpretation, we compared the experimental XAS and XMCD spectra with the calculated Ge (Ga) 4
and 4
orbital partial density of states. The comparison enabled a qualitative explanation of the XMCD spectra as the difference between the majority and minority-spin unoccupied density of states summed over the 4 and 4 orbitals. Our finding provides a new approach to uncover the spin-split partial density of states above the Fermi level.
MnGe revealed by resonant photoelectron spectroscopy河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 吉川 智己*; Wang, X.*; 角田 一樹*; 宮本 幸治*; 室 隆桂之*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 後藤 一希*; et al.
Physical Review B, 100(16), p.165120_1 - 165120_6, 2019/10
被引用回数：5 パーセンタイル：27.67(Materials Science, Multidisciplinary)Resonant photoelectron spectroscopy at the Co and Mn 2
core absorption edges of half-metallic CoMnGe has been performed to determine the element-specific density of states (DOS). A significant contribution of the Mn 3
partial DOS near the Fermi level (
) was clarified by measurement at the Mn 2 absorption edge. Further analysis by first-principles calculation revealed that it has 
symmetry, which must be responsible for the electrical conductivity along the line perpendicular to the film plane. The dominant normal Auger contribution observed at the Co 2 absorption edge indicates delocalization of photoexcited Co 3 electrons. The difference in the degrees of localization of the Mn 3 and Co 3 electrons in CoMnGe is explained by the first-principles calculation.
葛西 伸哉*; 平山 悠介*; 高橋 有紀子*; 三谷 誠司*; 宝野 和博*; 安立 裕人; 家田 淳一; 前川 禎通
Applied Physics Letters, 104(16), p.162410_1 - 162410_4, 2014/04
被引用回数：14 パーセンタイル：52.23(Physics, Applied)We study the non-local spin transport in Permalloy/Cu lateral spin valves (LSVs) fabricated on thermally oxidized Si and MgO substrates. While these LSVs show the same magnitude of spin signals, significant substrate dependence of the baseline resistance was observed. The baseline resistance shows much weaker dependence on the inter-electrode distance than that of the spin transport observed in the Cu wires. A simple analysis of voltage-current characteristics in the baseline resistance indicates the observed result can be explained by a combination of the Peltier and Seebeck effects at the injector and detector junctions, suggesting the usage of high thermal conductivity substrate (or under-layer) is effective to reduce the baseline resistance.
野際 公宏; 西村 昭彦; 横山 淳; 大塚 智史; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.201 - 204, 2011/10
被引用回数：8 パーセンタイル：53.37(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、2相ODS鋼における各相の酸化物粒子の分散状態を比較するために、3次元アトムプローブによる微細構造解析を行った。各相とも酸化物粒子のサイズは約3nmと同程度であったが、数密度については
相の方が
'相よりも約4倍程度大きかった。これらの結果は機械特性試験の結果ともよく一致するものであり、9Cr-ODS鋼の優れた高温強度特性に相における酸化物粒子の高密度分散が寄与していることを明確に示すものである。
西村 昭彦; 野際 公宏; 乙部 智仁; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*; 近藤 啓悦; 横山 淳
Ultramicroscopy, 109(5), p.467 - 471, 2009/04
被引用回数：7 パーセンタイル：29.11(Microscopy)エネルギー保障型3次元アトムプローブに対するフェムト秒レーザーのレーザー照射条件の与える影響について報告する。レーザーのチャープ量はパルス圧縮器の調整により行った。高速増殖炉で使用予定のODS鋼の3DAP分析に成功したエネルギー保障型アトムプローブにより、レーザー発振器の不安定性によりシステム全体が不安定になること、また、質量スペクトルの幅の広がりが発生することが認められた。絶縁体への本システムの適用のため、高強度光場における伝導度向上の数値シミュレーションを行った。
野際 公宏; 西村 昭彦; 大場 弘則; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
まてりあ, 47(12), P. 626, 2008/12
次世代原子炉及び核融合炉構造材として開発研究が進められている酸化物分散強化型(ODS)鋼の優れた高温強度特性はナノスケールの酸化物粒子の分散状態に大きく依存する。そのため、その組織解析には3次元アトムプローブ(3DAP)の応用が有効であると期待されていたが、従来の3DAPでは電圧パルスによる試料破壊が頻発し、その解析が困難であった。われわれのグループでは、新たに超短パルスレーザーにより電界蒸発をアシストする3DAPを整備した。レーザー補助により分析途中の試料破壊を著しく低減することに成功し、効率の良い分析評価が可能となった。また、リフレクトロンによるエネルギー補償により優れたSN比が得られるため、バックグラウンドが低減し、識別に高い質量分解能を必要とするクラスターイオンの検出にも成功した。
近藤 啓悦; 根本 義之; 三輪 幸夫; 加治 芳行; 塚田 隆; 永井 康介*; 長谷川 雅幸*; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
JAEA-Research 2006-013, 39 Pages, 2006/12
JAEA-Research-2006-013.pdf:4.57MB
沸騰水型軽水炉(BWR)炉心シュラウドなどにおいて低炭素オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)発生が報告されている。機構解明のためにBWR炉心シュラウドから採取されたサンプル(SUS316L)の3次元アトムプローブ分析を行った。その結果、粒内において偏析及び析出物生成,スピノーダル分解などに伴う溶質元素の不均一分布は観察されなかった。また、結晶粒界の分析の結果、粒界において原子層レベルでも明確なCrの欠乏層が存在しなかったことから、低炭素ステンレス鋼のSCCにはCr欠乏による耐食性劣化とは異なるき裂進展機構が存在することが明確に示された。他の溶質元素についてはMo及びSiが、粒界において従来のFE-TEM/EDSによって分析された濃度値よりも高濃度で濃縮している可能性が示唆された。
西村 昭彦; 野際 公宏; 近藤 啓悦; 乙部 智仁; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
no journal, ,
超短パルスレーザー蒸発技術を3次元アトムプローブ(3DAP)分析のイオン化補助に用いることにより大きな性能向上を達成した。本研究では、3DAPに質量分解能に優れたエネルギー補償型を選択し、補助イオン化にはパルス幅可変機構を設けたチタンサファイヤ超短パルスレーザーとOPA波長変換器を導入した。分析材料として、軽水炉燃料被覆管のジルカロイと次世代高速増殖炉燃料被覆管候補材料であるODS鋼及びシリコン同位体濃縮薄膜を対象とする。また、イオン化機構の理論的解明として、時間依存密度汎関数法をもとにした数値シミュレーションコード整備の必要性を検討する。レーザー補助イオン化方式の利点は、(1)分析試料の成功率向上,(2)質量分解能向上,(3)鮮明な3D原子マップの3つの基本特性において、従来の電圧パルス駆動化方式を凌駕する。
野際 公宏; 西村 昭彦; 大場 弘則; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
no journal, ,
3DAPは個々の原子の質量と空間分布情報を得ることが可能な局所分析装置であり、原子炉構造材などの照射損傷機構の解明及び新材料開発などの研究に極めて有益である。しかしながら、従来の3DAPでは、測定中に試料先端に印加される強電界により試料破壊が頻繁に起き、また導電性材料のみしか解析できないなどの問題があった。近年、従来の電圧パルスの代わりにレーザーパルスで補助することにより、これらの問題が低減できる可能性が示された。しかしながら、従来のAP分析成功率は試料の伝導度や均一度はもとより、針先形状,印加電圧,試料温度などに依存し、これらの条件とレーザーのパルス幅と波長などの組合せにおける最適条件は見いだされてはいない。APの総合的な分析には、試料の分析体積を大きくできる広角型3DAPと質量分解能に優れたエネルギー補償型3DAPの2種類が必要である。われわれのグループでは新たに、レーザーパワー,パルス幅,波長などのレーザー照射条件が変更可能なレーザーシステムを整備した。本報では、2つのAP装置を使用して次世代原子力構造材料の微細構造測定を行ったので報告する。
野際 公宏; 西村 昭彦; 井上 賢紀; 大塚 智史; 横山 淳; 大久保 忠勝*; 宝野 和博*
no journal, ,
耐照射スウェリング性に優れたフェライト/マルテンサイト母相中にナノサイズの酸化物粒子を分散させて高温強度を改善した9Cr-ODS鋼は、高速増殖炉の燃料被覆管として研究が進められている。酸化物粒子の微細分散制御及びマルテンサイト(')相と残留フェライト()相とが共存する2相鋼組織制御が重要課題である。本研究ではレーザー補助3DAPによるナノサイズ酸化物粒子の解析を行い、各相中でのそれぞれの酸化物粒子の分散状態について比較検討を行った。ナノサイズ酸化物粒子の数密度はいずれの試料でも、1
10
10
cm
の範囲に分散しており、'相よりも相の方が高かった。この結果はこれまでのTEM観察結果や小角散乱法による結果と整合する。酸化物粒子は試料や相によらずほぼ一定でありTi, Y, Oで構成されていた。一方、マトリックス中では、TiO量は'相よりも相に多く検出され、酸化物粒子の生成メカニズムに密接に影響していると考えられる。
MnSi薄膜におけるスピン偏極電子構造の温度依存性の観測角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
CoMnSiは少数スピン状態にギャップが開いており、多数スピンのみが伝導に寄与するハーフメタル強磁性体であることが理論的に予測されている。実際、CoMnSiを用いたトンネル磁気抵抗素子では2000%もの巨大な出力が報告されている。しかし、巨大磁気抵抗比は低温でのみ観測されており、室温では出力が300%程度に低下することが問題となっている。室温における性能低下の要因は、電子間相互作用に起因した多体効果や熱励起マグノンによる影響などいくつか理論的モデルが提唱されているが、低温から室温までのスピン偏極率を調べる実験手法が限られることから、有限温度におけるスピン偏極率低下のメカニズムは未解明のままである。本研究では、CoMnSi薄膜についてスピン・角度分解光電子分光を行い、バンド分散およびスピン偏極率の温度変化を詳細に追跡した。フェルミ準位近傍ではハーフメタル性を担うバルクバンドと、スピン偏極した表面バンドが混在していることが明らかとなった。また、スピン偏極率は温度の上昇に伴って低下しており、マグノンの熱励起を記述するブロッホの
則によって現象をよく説明できることが明らかになった。
Mn(Al,Si)薄膜におけるスピン偏極ワイル分散とハーフメタル性の観測角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; 木村 昭夫*
no journal, ,
CoMnSiに代表されるホイスラー合金は多数スピンのみが伝導に寄与するハーフメタル電子構造を有することが理論的に予測されている。一方、CoMnAlやCoMnGaはワイル磁性体であることが明らかとなり、通常の磁性体の数十倍の巨大異常ホール・ネルンスト効果が観測された。また最近、四元系ホイスラー合金CoMn(Al,Si)薄膜においても巨大異常ネルンスト効果が観測されている。CoMn(Al,Si)はCoMnSiとCoMnAlの混晶系であるため、ハーフメタル性と巨大熱電特性の同時発現の舞台としても大変興味深い。本研究では、四元系CoMn(Al,Si)薄膜に対してスピン・角度分解光電子分光を行い、スピン偏極した電子構造の実験的観測を行った。スピン分解測定を行うことで、X点周りの電子バンドが多数スピン成分によって構成されていることがわかり、CoMn(Al,Si)薄膜においてもハーフメタル電子構造を有することが明らかとなった。また、
-K方向にはスピン偏極したワイル分散も観測され、CoMn(Al,Si)薄膜がハーフメタル電子構造を有するワイル磁性体であることが明らかとなった。
MnSi films角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
Heusler alloy CoMnSi is theoretically predicted to be a half-metal ferromagnet exhibiting 100
spin-polarization. In fact, a huge output has been reported for tunnel magnetoresistance (TMR) devices using CoMnSi films. However, such a giant TMR ratio is observed only at low temperatures, and the output drastically decreases at room temperature. Several theoretical models have been proposed for the spin-depolarization at room temperature, but the mechanism remains unclear. In this study, we have fabricated CoMnSi films and performed temperature-dependent spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy. We confirmed a steep hole-band at point and electron-band at X point. Those experimentally observed bands are well reproduced by the calculations. More importantly, the temperature-dependent spin-polarization can be nicely fitted by Bloch law. This implies that the spin-depolarization can be explained by the thermally excited magnon model.
