量子ホール素子を利用したテラヘルツ光近接場顕微鏡開発とそれを用いた物性研究

利用量子霍尔器件的太赫兹光学近场显微镜的研制及其物性研究

• 批准号: 06J11417
• 负责人: 高瀬 恵子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11417/
• 关键词: 表面超構造; 表面敏感電気伝導; 近藤効果; RKKY相互作用; 超高真空中低温強磁場下電気伝導; ナノ構造; 走査トンネル顕微鏡; 自由電子系; 光電子分光; 電気伝導; 磁気円二色性; ホール効果; 近接場; 走査型トンネル顕微鏡; 角度分解光電子分光

本研究は、顕微鏡装置開発と、それを利用した基礎的物性及びその背後の物理機構の解明である。装置開発においては、強磁場下電気伝導及びSTM測定用超高真空装置を用い、電気伝導度の温度依存(室温からヘリウム温度)および磁場依存(0テスラから7テスラまで)を測定できることを確認した。次に、昨年度着手した測定試料であるCo吸着Si(111)√7×√3-In表面の電気伝導を統計的に測定した。その結果、Co吸着前後で、電気伝導の温度依存性測定に顕著な違いが存在することを発見した。Co吸着前は通常の金属的な温度依存性を示すのに対し、少量(0.0003ML程度)吸着後は、80K程度以下の温度で抵抗が極小を示し、その後温度低下に伴い対数的な温度依存性を示すことが分かった。さらに吸着量を0.0013MLまで増加すると、温度低下に対して抵抗増大を示したのち、抵抗極大を示すことが観測された。さらに、その抵抗極大の温度は、Co吸着子の被覆率依存性に比例することが分かった。これらの振る舞いは、近藤効果とRKKY相互作用の競合に深く関係することが示唆される。そこで、Si(111)√7×√3-In表面が内因的にdisorderの多い金属表面であることに注目して、disorderにより増大される近藤抵抗を計算し、理論適用可能範囲では実験結果とよく一致することが分かった。さらに、よりCoが高被覆率である試料では、低被覆率試料とは異なり、室温から抵抗が増大することが分かった。これらは金属的な温度依存性を示したのち、対数的な抵抗増大を示すことが観測された。この現象は弱局在や電子間相互作用の効果では説明できず、非常にdisorderの強い系で起こると知られている近藤likeな抵抗であることが分かった。このような表面系における近藤効果やRKKY相互作用の研究を表面敏感電気伝導測定を用いて研究した例は初めてである。

这项研究涉及显微镜设备的开发以及使用该设备阐明其背后的基本物理特性和物理机制。在设备开发中，我们确认可以使用超高真空电导率测量装置来测量电导率的温度依赖性（从室温到氦温）和磁场依赖性（从0特斯拉到7特斯拉）和强磁场下的STM。接下来，我们统计测量了Co吸附的Si(111)√7×√3-In表面的电导率，这是我们去年开始的测量样品。结果，我们发现Co吸附前后电导率的温度依赖性存在显着差异。在吸附Co之前，表现出正常的金属温度依赖性，但吸附少量（约0.0003 ML）后，电阻在低于约80 K的温度处表现出最小值，然后随着温度降低，表现出对数温度依赖性发现它表明了性别。当吸附量进一步增加至0.0013ML时，观察到电阻随着温度降低而增加，然后电阻达到最大值。此外，发现出现最大电阻的温度与Co吸附剂覆盖率的依赖性成正比。这些行为被认为与近藤效应和 RKKY 相互作用之间的竞争密切相关。因此，着眼于Si(111)√7×√3-In表面是一个具有许多本征无序的金属表面，我们计算了因无序而增加的近藤电阻，并与理论适用范围内的实验结果进行了比较发现他们很般配。此外，还发现，与具有较低覆盖率的样品不同，在具有较高Co覆盖率的样品中，电阻从室温开始增加。据观察，这些表现出金属温度依赖性，然后表现出电阻的对数增加。这种现象不能用弱局域化或电子-电子相互作用效应来解释，而是已知在高度无序系统中发生的类似近藤的电阻。这是首次使用表面敏感电导测量来研究此类表面系统中的近藤效应和 RKKY 相互作用。

项目成果

Kondo effect in transport on Co/Si(111)√×√-In surface

Co/Si(111)√<7>×√<3>-In表面输运的近藤效应

• 发表时间: 2009
• 作者: K. Takase; T. Shibasaki; T. Hirahara; S. Hasegawa
• 通讯作者: S. Hasegawa

Conductivity of the Si(111)7x7 dangling-bond state

Si(111)7x7 悬键态的电导率

• 发表时间: 2009
• 作者: Marie D'angelo; Keiko Takase; Toru Hirahara; Shuji Hasegawa; Iwao Matsuda
• 通讯作者: Iwao Matsuda

Conductivity of the Si(111)7×7 dangling-bond state

Si(111)7×7 悬键态的电导率

• 发表时间: 2008
• 作者: Keiko Takase; Nobuhiro Miyata; Satoru Nishide; Hisashi Narita; Manami Ogawa; Akito Kakizaki; Shuji Hasegawa; Iwao Matsuda
• 通讯作者: Iwao Matsuda

不純物を導入した金属表面Si(111)r7xr3-Inの電気伝導度測定

引入杂质的金属表面Si(111)r7xr3-In的电导率测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 高瀬恵子; 芝崎剛豪; 平原徹; 長谷川修司
• 通讯作者: 長谷川修司

磁性体吸着した金属表面Si(111)-√×√-Inの電気伝導

磁吸附金属表面的导电 Si(111)-√<7>×√<3>-In

• 发表时间: 2008
• 作者: 高瀬恵子; 平原徹; 長谷川修司
• 通讯作者: 長谷川修司