スピン・角度分解光電子分光 (Spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy: SARPES)


一般に、物質の電気的、磁気的、熱的、光学的特性はフェルミ準位近傍の電子状態に支配されていると言っても過言ではなく、物質が持つ機能性の起源を解明するためには電子状態に関する知見を実験的に得ることが重要になります。 物質の電子状態を調べる実験手法はいくつか存在しますが、我々は放射光やレーザーなどの高輝度光源を利用した光電子分光法を主たる実験手法としています。 光電子分光法は光電効果をベースとしており、光励起によって固体表面から飛び出してくる光電子を検出、分析することで固体内部における電子状態を直接観察することができる優れた実験手法です。 特に、光電子強度の運動エネルギー依存性や放出角度分布を観測することにより、固体内電子のバンド分散やフェルミ面などを可視化することができます。 また、エネルギー分析器の後段にスピン検出器を取り付けることで、光電子のエネルギー、運動量、スピンを完全に分解した測定を行うことも可能であり、これをスピン・角度分解光電子分光(Spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy: SARPES)と呼びます。 SARPESは古くから表面磁性研究などで力を発揮してきましたが、近年ではRashba分裂を示す非磁性金属やトポロジカル絶縁体などの特殊なスピンテクスチャーを示す物質系が数多く見つかり、これらの電子状態解析に大きな貢献を果たしています。 我々の研究グループでは、従来使われていたMott型スピン検出器よりも100倍以上の効率を誇るVLEED型スピン検出器を独自に開発し、トポロジカル物質やカイラル物質、磁性体、半導体、超伝導体などの機能性材料のスピン偏極電子状態を研究しています。 また、新しい装置の開発も行っており、イメージングタイプのスピン検出器の開発やSARPESに空間分解能や時間分解能を付与した装置の開発にも取り組んでいます。

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