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Zhang, H. J.; 山本 春也; Gu, B.; Li, H.; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 河裾 厚男
Physical Review Letters, 114(16), p.166602_1 - 166602_5, 2015/04
被引用回数：51 パーセンタイル：89.64(Physics, Multidisciplinary)スピン偏極陽電子ビームを用いた最表面ポジトロニウム消滅過程の観測を通じて、Bi/Ag二層膜中のラシュバ-エデルシュタイン効果に伴う電荷-スピン変換の直接検出に初めて成功した。同一の通電方向に対して、BiとAgの表面では逆のスピン偏極が得られた。スピン偏極率は、膜の厚さが増すとともに指数関数的に減少することが知られた。以上の結果は、Bi/Ag界面で生成したスピンが、両層を通じて最表面に伝導・蓄積することを示している。
平出 哲也
Materials Science Forum, 445-446, p.234 - 238, 2004/02
浅く捕まった電子と陽電子によるポジトロニウム形成は低温域での高分子中や分子固体中の現象を矛盾なく説明し、予測された現象,可視光の効果,ポジトロニウム形成の電子濃度依存性,遅れて起こる形成、などを実験により検証した。この新しいポジトロニウム形成は浅く捕まった長寿命の電子と陽電子の反応によるため、強磁場中,極低温では浅く捕まった電子がスピン偏極する。ここにスピン偏極した陽電子を入射し、ポジトロニウム形成を起こすと、形成されたポジトロニウムのスピン状態の分布に反映され、実験で確認できる。この現象を用いることにより、陽電子のスピン偏極率の測定も可能であると考えられる。これら内容について招待講演する。
平出 哲也; 熊田 高之
Materials Science Forum, 445-446, p.301 - 303, 2004/02
高分子や分子性固体に入射した陽電子は陽電子トラックの末端に形成されるスパー近傍で熱化し、近くに存在する過剰電子などの活性種と反応し、ポジトロニウムを形成する。この形成では電子のスピンは完全にランダムである。一方、放射線等で起こるイオン化に伴って放出される電子は十分低温では浅く束縛され、暗黒中で長時間安定に存在する。自由陽電子は浅く束縛されている電子を引き抜いてポジトロニウムを形成できるが、この電子の場合、強磁場中,極低温に置くとスピンの方向は揃いはじめ、偏極させることができる。そこに偏極陽電子を入射し、形成されるポジトロニウムのスピン状態に効果が現れることを実験で確認した。
前川 雅樹; Zhou, K.*; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.; 河裾 厚男
no journal, ,
スピン偏極陽電子ビームを物質に照射した場合、表面から放出されるポジトロニウム(Ps)の3光子消滅率が表面電子スピンの変化により影響されることを利用すると、物質表面における電子スピンを検出することが可能である。さらに表面放出Ps飛行時間(TOF)測定を行うことができれば、物質表面の電子状態密度のスピン偏極性を測定することが可能になる。現在、そのようなTOF測定装置の構築を進めている。スピン偏極陽電子ビームは減偏極を避けるため静電レンズにより輸送されるため、TOF測定に必要なタイミング信号取得のためのビームパルス化が困難である。そこでビームライン途中に設けた薄膜を通過する時に放出される2次電子の検出時刻を利用している。このタイミング信号の取得に成功し、時間スペクトルの取得に向けて装置の調整を行っている。
Ge線源製造前川 雅樹; Zhou, K.*; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.; 河裾 厚男
no journal, ,
高スピン偏極陽電子ビームを形成するため線源として、サイクロトロンを用いて窒化ガリウムターゲットに高エネルギープロトンビーム照射を行うことでGe-Ga線源を製造してきた。これまでに250MBqほどの線源強度の蓄積に成功し、スピン偏極陽電子ビーム形成を行ってきたが、更なる実験精度の向上のためにはビーム強度の増大が不可避である。現状のサイクロトロンのビームでこれ以上の陽電子ビーム強度を得るためには効率的な線源生成を行う必要があるため、従来の窒化ガリウムに代わり、より純度の高い同位体分離された金属ガリウムターゲットの開発を行った。金属ガリウムは合金反応を起こしやすいため封入が困難であったが、カーボンとは合金反応を起こしにくいことが分かり、新たにカーボン製カプセルを開発した。金属ガリウムはカーボン台座に鋳造した後、100
m厚のカーボン薄膜とカーボンボンドを用いて封止した。イオンビーム照射および陽電子取り出しはこの薄膜を通じて行う。オフライン試験で1000度の加熱試験を行ったが損傷は見られず、さらに20MeVプロトンビーム照射試験でも従来の1.5倍のイオンビームにも耐えうることを実証した。照射後のガリウムの漏えいや汚染は見られなかった。
前川 雅樹; Zhou, K.*; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.; 河裾 厚男
no journal, ,
スピン偏極低速陽電子ビームと再放出ポジトロニウム(Ps)の3光子消滅率測定法を用い、磁性薄膜表面に存在する電子スピンの検出と電子偏極率を評価している。Ps形成は金属最表面よりさらに0.1nmほど真空側の極めて低電子密度な領域でのみで起こるため、真の金属最表面の電子スピンが得られるが、さらに再放出Psの速度分布(TOF)も取得できるよう装置開発を行っている。これによりフェルミ面といった特定の電子状態の電子スピンのみを選択的に抽出できると期待される。通常、陽電子ビームのTOF測定はパルスビームを用いてタイミング信号を取得するが、スピン偏極陽電子ビームは減偏極を避けるため静電レンズ輸送でありパルス化が困難である。また静電レンズ輸送では輸送中のビームエネルギー制御が難しく、試料直前に設置した電極によりエネルギー制御を行っているため試料からの二次電子をタイミング取得に用いることもできない。そこでビームライン途中の薄膜通過時に放出される2次電子を利用する。現在、そのようなTOF装置の構築を進めており、2次電子の信号取得に成功している。ビーム強度の向上を目指して陽電子線源部の改良を進めている
阿部 浩之; 前川 雅樹; Zhou, K.*; 河裾 厚男
no journal, ,
近年、電子のスピンを利用した新たなデバイスの創生を目指して、スピントロニクス材料の研究が進められている。スピン偏極陽電子消滅測定法は、材料中の余剰スピンを検出することができる手法である。これは、陽電子と電子がスピン偏極している場合、消滅
線のドップラー拡がり測定で得られる電子運動量分布がスピン反転に対して非対称性を示すことを利用している。スピントロニクス材料研究で重要視される薄膜材料の評価を行うために、我々はスピン偏極陽電子ビーム開発を進めている。本研究では、このスピン偏極陽電子ビームを用いて、酸化亜鉛(ZnO)の空孔誘起強磁性の検出を試みた。100keV酸素イオン照射により、表面近傍に空孔型欠陥を導入し、正負磁場中において、消滅線のドップラー拡がりスペクトルを観測した。その結果、磁場反転に対してスペクトル強度が変化することを見出した。これは、陽電子と消滅する電子がスピン偏極しており、磁場によってその向きを変えることを示している。
