ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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長谷川研究室
教授
長谷川 幸雄
助教
吉田 靖雄
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走査トンネル顕微鏡(STM)は、その像を通じて表面の原子構造を明らかにするのみならず、トンネル分光測定によりサブナノ領域での電子状態に関する知見を与え、さらにはスピン偏極(SP-)STMによる局所磁気特性や表面スピン構造、非弾性トンネル分光(IETS)による種々の局所励起エネルギーに関する情報を引き出すことができる。 長谷川研究室では、極低温強磁場下で動作するSTM装置を用いて、表面超伝導など反転対称性の破れた二次元系での超伝導特性、磁性体との近接効果により誘起される特異な超伝導・トポロジカル状態の観測を試みている。また、SP-STMによる磁性薄膜でのスピンスパイラルなど特異な局所磁気構造観察、SP-IETSによるスピン励起、マイクロ波導入によるナノ構造での磁気共鳴計測、スピン偏極局所ポテンショメトリによるスピン流計測等の研究も推進している。最近では、CeCoIn5などの重い電子系物質の電子状態や局所超伝導・磁気特性の研究にも取り組んでおり、軌道秩序構造の実空間観察にも成功している。

超伝導金属界面での近接効果。Si基板上の1原子層Pb(水色、常伝導相)とPb薄膜(黄色、超伝導相)の界面近傍で測定されたトンネル分光スペクトルから、超伝導特性が界面から40nmの領域にわたって染み出していることが観察されている。
重い電子系物質CeCoIn5で観測された表面軌道秩序状態。Co終端面での通常のSTM像(中央および左上図)では、丸い形状のCo原子像が見られるが、探針を近づけて撮った像(右下図)では、ダンベル形状のd軌道が秩序構造を形成していることが観察された。詳細な解析により、表面にのみ誘起された構造であることが判明している。

研究テーマ

  1. 低温STMによる特異な超伝導/トポロジカル特性の探索
  2. スピン偏極STMへのマイクロ波導入によるナノスケール磁気共鳴計測
  3. スピン偏極走査ポテンショメトリによるスピン流の実空間計測