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論文

Modulation of Dirac electrons in epitaxial BiSe ultrathin films on van der Waals ferromagnet CrSiTe

加藤剛臣*; 菅原克明*; 伊東直洋*; 山内邦彦*; 佐藤匠*; 小口多美夫*; 高橋隆*; 塩見雄毅*; 齊藤英治; 佐藤宇史*

Physical Review Materials (Internet), 4(8), p.084202_1 - 084202_6, 2020/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.084202

被引用回数：4 パーセンタイル：20.11(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigated the Dirac-cone state and its modulation when an ultrathin film of topological insulator BiSe was epitaxially grown on a van der Waals ferromagnet CrSiTe (CST) by angle-resolved photoemission spectroscopy. We observed a gapless Dirac-cone surface state in six quintuple-layer (6QL) BiSe on CST, whereas the Dirac cone exhibits a gap of 0.37 eV in its 2QL counterpart. Intriguingly, this gap is much larger than those for BiSe films on Si(111). We also revealed no discernible change in the gap magnitude across the ferromagnetic transition of CST, suggesting the very small characteristic length and energy scale of the magnetic proximity effect. The present results suggest a crucial role of interfacial coupling for modulating Dirac electrons in topological-insulator hybrids.

論文

NEXAFSによるNi(111)上の-BN薄膜の電子構造解析

下山巖; 馬場祐治; 関口哲弘; Nath, K. G.

表面科学, 25(9), p.555 - 561, 2004/09

https://doi.org/10.1380/jsssj.25.555

六方晶窒化ホウ素(-BN)はグラファイト構造を持つ絶縁体であり、超薄膜絶縁体材料としての興味深いターゲットである。近年幾つかの遷移金属単結晶表面上にエピタキシャル-BNモノレイヤーが形成されることが報告された。そのうちNi(111)は-BNとの格子整合性が高いためエピタキシャル薄膜成長に対し有利であるがその薄膜-基板間相互作用については十分明らかになってはいない。そこでわれわれは吸収端近傍X線微細構造(NEXAFS)分光法を用いて-BN/Ni(111)の電子構造を調べ、薄膜-基板間相互作用を明らかにすることを試みた。ボラジン(B $_{3}$ N $_{3}$ H $_{6}$ )を用いたCVD法によりNi(111)上に-BN薄膜を形成し、そのB K端でのNEXAFSスペクトルを測定した。得られたスペクトルはバルク-BNでは観測されない新しい*ピークを示した。このピークの解釈のためモデルクラスターを用いたDV-X分子起動計算を行い、新しいピークがおもにNi4p軌道と-BNの*軌道との混成により生じたものであることを明らかにした。この結果からわれわれは-BNモノレイヤーとNi(111)基板は化学吸着的な強い相互作用を持つと結論した。

論文

NEXAFS spectra of an epitaxial boron nitride film on Ni(111)

下山巖; 馬場祐治; 関口哲弘; Nath, K. G.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 137-140, p.573 - 578, 2004/07

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2004.02.040

被引用回数：27 パーセンタイル：72.9(Spectroscopy)

六方晶窒化ホウ素(h-BN)はグラファイト構造の2次元的な異方性を持つワイドバンドギャップ化合物であり、超薄膜絶縁体の材料として興味深い対象である。近年そのエピタキシャル薄膜がNi(111)上に形成されることが明らかになった。そこでわれわれは吸収端近傍X線微細構造(NEXAFS)分光法を用いてこのエピタキシャル薄膜の電子構造を調べた。h-BNエピタキシャル薄膜生成にはボラジン(B $_{3}$ N $_{3}$ H $_{6}$ )を用いた。真空中で加熱したNi(111)基板にボラジンガスを吹き付けることによって約12層のh-BN薄膜を得た。薄膜とバルクの電子構造の違いを調べるため両者のNEXAFSスペクトルを測定した。バルクh-BNはホウ素K吸収端のNEXAFSスペクトルにおいて1s*遷移に帰属される特徴的な一本の*ピークを示す。一方h-BN薄膜のスペクトルはバルクのスペクトルに観測された*ピークの高エネルギー側に新しいピークを示した。NEXAFSスペクトルの偏光依存性解析によりこのピークは*ピークに帰属された。この結果はh-BNエピタキシャル薄膜の*バンドがバルクh-BNの*バンドと明らかに異なることを示しており、基板との相互作用によりh-BNの伝導帯における電子構造の変容が生じたことを示唆している。

口頭

強磁性超薄膜のラシュバ効果; 磁気異方性の電界制御とスピン起電力

家田淳一

no journal, ,

金属等の表面・界面で発生する「ラシュバ効果」が、垂直磁気異方性を導くカラクリを紹介する。また、ラシュバ効果の電界依存性を通じた、磁気異方性の電界制御や、スピン起電力への発展についても触れる。

口頭

Theory of perpendicular magnetic anisotropy induced by Rashba spin-orbit interaction in ferromagnetic ultrathin films

家田淳一; Barnes, S. E.*; 前川禎通

no journal, ,

ラシュバスピン軌道相互作用と単一バンドストーナー模型に基づき、垂直磁気異方性の存在の証明とその電界制御に関する簡便な解析理論を展開する。そこではラシュバスピン軌道磁場と電子相関を反映した交換相互作用の競合が重要となる。この理論によれば、強磁性/非磁性金属界面や強磁性体/絶縁体界面に存在する界面電界 $E_mathrm{int}$ により非常に大きな磁気異方性が生じ、さらに付加的な外部電界 $E_mathrm{ext}$ により変調可能であることが示される。この結果、バンド構造のラシュバ分裂は $(E_mathrm{int} + E_mathrm{ext})^2$ のように2次関数の依存性をもち、磁気異方性にもその非線形性が反映する。これは、通常考えられていたドーピング効果の線形外部電場依存性と対照的な振る舞いを示している。