物性研究所ワークショップ
「ナノスケール物性科学の最先端と新展開」
2020年
7月21日（火） 13:30-18:00
7月22日（水） 14:00-18:00
オンライン開催
オンラインミーティングソフトZOOMを用いて開催します。参加方法・URLは参加登録後個別にEmailにて連絡します。
参加費無料
【ZOOMのURLに関する注意点】
7月20日の午前11時ごろにZOOMのURLを電子メールにてお送りいたしましたが、URLに誤りがございました。午後3時30分ごろにお送りした電子メールに記載されたURLが正しいものとなっておりますのでご注意ください。
【誤】 https://zoom.us/s/… から始まるURL
【正】 https://zoom.us/j/… から始まるURL
お手数ではございますがご確認のほどよろしくお願いいたします。
お送りしたメールが、メーラーの設定等により「迷惑メール」「プロモーション」フォルダに振り分けられている可能性があります。それらのフォルダをご確認の上、万が一、URLの案内についてのメールが届いていない方がございましたら、お問い合わせいただきますようお願いいたします。
【参加者へのお願い】
・ 参加登録されていない方は、こちらから至急お願いいたします。
・ 講演中は、ノイズやハウリング防止のため、ミュートに設定してください。
・ ZOOMでの表示名を、以下の方法で「氏名（所属）」となるように設定してください。
【名前変更の方法】
・ 「参加者リスト」から最上段のご自身のお名前にカーソルを合わせ、「詳細」をクリックし、「名前の変更」をクリックしてください。入力ウィンドウが現れますので、「氏名（所属）」を入力してください。
「参加者リスト」は、中央下部の参加者のマークをクリックすると出てきます。
・ 質問する際は、以下の方法で「手を挙げる」ボタンを押してください。順に座長が指名します。氏名されたら、ミュートを解除して質問してください。質疑応答が終わりましたら、同様の方法で「手を降ろす」ボタンを押してください。
【「手を挙げる」方法】
・ 参加者リストから最下段右側の「手を挙げる」をクリックしてください。「…」が現れている場合は、「…」をクリックしてから「手を挙げる」をクリックしてください。
講演中の質問も受け付けますが、その際は「チャット」でお知らせください。質問を受け付けるかどうかは座長にお任せください。
・ Zoomのレコーディング機能は使用できません。また、発表内容の写真・ビデオ撮影や録音、またはPCの機能（スナップショット、スクリーンショット等）を利用した画面録画は禁止です。これらは不正行為となりますので、絶対におやめ下さい。
Program
講演は、30分発表＋5分討論を予定しています。
2020年7月21日
13:30- 開会 長谷川 幸雄（東大物性研）
座長：小森 文夫（東大物性研）
13:35-14:10 平原 徹（東工大） 「界面を制御した単層FeSe/SrTiO3の超伝導研究」
鉄系超伝導体の一種であるFeSe(転移温度Tc~8 K)を SrTiO3上に1単位胞であるSe-Fe-Seの原子3層を成長させると (以下これを単層FeSe/STOと呼ぶ)、そのTcが40-100 Kまで跳ね上がる。超伝導体を薄膜化すると転移温度が下がるのが普通なのでこれは特異な現象であり、 最初の報告から10年近く経つがいまだにその詳しいメカニズム解明に向けて多くの研究が行われている。私達のグループではこれまで見過ごされてきたFeSe/STOの界面、 特にSTO表面に着目してこの系の研究を行っている。最近、走査トンネル顕微鏡を用いてこの系でも超伝導ドーム特性があることを発見し[1]、さらに超高真空下での電気伝導測定によって明確なゼロ抵抗を観測した[2]ので本講演ではそれらについて紹介する。
参考文献：
[1] T. Tanaka et al., Phys. Rev. B 98, 121410(R) (2018)., T. Tanaka et al., Phys. Rev. B 101, 205421 (2020).
[2] A. Pedersen et al., Phys. Rev. Lett. 124, 227002 (2020).、 プレスリリース
関連サイト: 平原研究室、 researchmap
14:15-14:50 吉澤 俊介（NIMS） 「シリコン表面インジウム原子層の結晶構造と超伝導状態」
半導体清浄表面に単層程度蒸着された金属原子は、規則正しく並んである種の「原子層」を構成する。そのような原子層物質の中には超伝導を示すものがあり、結晶性の高さ、二次元性、空間反転対称性の破れに起因するさまざまな物理現象を、走査トンネル顕微鏡（STM）をはじめとする表面敏感な計測手法で直接アタックできるユニークな舞台となっている。本講演ではシリコン表面のインジウム原子層を取り上げ、STMと電気伝導測定で得られた実験結果を密度汎関数理論計算の結果と紐付けて紹介する。まずSTMによる構造解析からこの物質がどのように作られているかを明らかにし、次にその結晶構造に由来するエネルギーバンド構造が、磁場中超伝導特性にどのように影響を及ぼしているか考察する。最後に、今後の研究展開について触れる。
関連サイト: 物質・材料研究機構 研究者総覧サイト
14:55-15:30 高山 あかり（早大理工） 「グラフェン層間化合物における超伝導：電子状態と構造と輸送特性の観点から」
グラファイトに金属原子をインターカレートしたグラファイト層間化合物(GIC)は古くより超伝導を発現することが知られている。我々の研究グループでは、GICの極限薄膜である２層グラフェン層間化合物の超伝導現象発現の是非および超伝導発現機構の解明を目的として、SiC基板上の2層グラフェンにCaをインターカレートした試料について、角度分解光電子分光測定によるバンド構造の測定、その場伝導測定による輸送特性の観測、全反射高速陽電子回折による構造決定を行った。講演では、これら一連の研究結果について紹介する。
参考文献：
ARPES: K. Kanetani, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 109 (2012) 19610-19613.
輸送特性: S. Ichinokura,et al., ACS Nano 10 (2016) 2761-2765., プレスリリース
構造解析: Y. Endo et al., Carbon 157 (2020) 857-862、プレスリリース、 YouTube
関連サイト: 早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 物理学科 教員紹介
休憩
座長：三輪 真嗣（東大物性研）
16:00-16:35 畑中 大樹（NTT物性基礎研） 「電気機械フォノニック結晶を用いた超音波・極超音波のチップスケール制御」
フォノニック結晶（PnC）は異弾性体の周期構造から成る人工音響構造である。この単位構造に、化合物半導体の圧電ヘテロ構造をベースにした電気機械振動子を導入すると、音響フォノンの動的制御が可能な新しいPnCプラットフォームが実現される。本講演では、この電気機械PnCによる、基本的な超音波の伝搬変調技術や [1]、群速度分散を用いた波束エンジニアリング [2]、音響カー効果により引き起こされる非線形現象の生成等 [3]、代表的な研究成果について述べる。さらに、本PnC技術を用いたサブGHz音響フォノン（極超音波）の制御や [4]、スピン等の異種システムとの複合化への応用可能性についても言及したい。
参考文献：
[1] D. Hatanaka, I. Mahboob, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi, Nat. Nanotechnol., 9, 520-524 (2014).、ニュースリリース：世界で初めて「フォノン伝搬の電気的制御」に成功～MEMS技術を用いた動的フォノニック結晶の実現～
[2] M. Kurosu, D. Hatanaka, K. Onomitsu, and H. Yamaguchi, Nat. Commun., 9, 1331 (2018).、 ニュースリリース：超音波振動で信号増幅をおこなう新しいメカニカル素子を実現～フォノニック結晶を用いて信号波形の圧縮に成功～
[3] M. Kurosu, D. Hatanaka, and H. Yamaguchi, Phys. Rev. Appl., 13, 014056 (2020).
[4] D. Hatanaka, and H. Yamaguchi, Phys. Rev. Appl., 13, 024005 (2020).
関連サイト: 個人サイト、 Email: daiki.hatanaka.hz@hco.ntt.co.jp
16:40-17:15 小塚 裕介（NIMS） 「イリジウム酸化物薄膜におけるスピン-電荷結合電子輸送」
イリジウム酸化物は比較的強い電子相関とスピン軌道相互作用を示し、興味深い電子・磁気物性を示す。1つ目の例はパイロクロア型イリジウム酸化物であり、磁気フラストレーションとスピン軌道相互作用によりall-in-all-outと呼ばれる磁気構造を取り、反強磁性体であるにもかかわらず、磁気八極子の2つの異なるドメインが存在する。本研究では、パイロクロア型イリジウム酸化物薄膜に磁場を印加するとall-in-all-outのスピンキャンティングにより、線形な磁気抵抗が現れることを明らかにた。その線形成分の符号は2つのドメインで異なることを見出し、放射光等の大型設備を用いずドメインを判別する手法を開拓した[1-3]。
2つ目の例はペロブスカイト型イリジウム酸化物であり、ディラック半金属であることが知られている。本研究ではペロブスカイト型イリジウム酸化物薄膜の面内に磁場を印加することで非線形なスピン-電荷変換が可能であることを見出した。非線形スピン-電荷変換には結晶が空間反転対称性を破る必要があり、元々反転対称性のあるペロブスカイト型イリジウム酸化物の薄膜化により界面による対称性の破れとエピタキシャル歪によってこの現象が誘起されていることが明らかとなった。
参考文献：
[1] T. C. Fujita, Y. Kozuka et al., Sci. Rep. 5, 9711 (2015).
[2] T. C. Fujita, Y. Kozuka et al., Phys. Rev. Mater. 2, 011402(R) (2018).
[3] Y. Kozuka et al., Phys. Rev. B 96, 224417 (2017).
関連サイト: 個人サイト
17:20-17:55 松尾 貞茂（理研CEMS） 「半導体ナノ細線における弾道的ジョセフソン効果の観測と制御」
半導体ナノ細線では電子が1次元的に閉じ込められ、かつ数百ナノメートルにわたり弾道的に輸送される。そのため、超伝導体とナノ細線の接合は1次元系特有の超伝導現象の開拓にとって最適の実験舞台となる。このような系は近年トポロジカル超伝導の実現にも利用されている。本講演ではInAsナノ細線のジョセフソン接合に関する我々の研究を紹介する。二重ナノ細線接合を用いて弾道的なクーパー対分離の観測と制御にはじめて成功した[1]。また、単一ナノ細線接合を用いて電子の弾道性に起因して異常なシャピロ階段が出現することを明らかにした[2]。
参考文献：
[1] Kento Ueda, Sadashige Matsuo, Hiroshi Kamata, Shoji Baba, Yosuke Sato, Yusuke Takeshige, Kan Li, Soren Jeppesen, Lars Samuelson, Hongqi Xu, Seigo Tarucha, “Dominant non-local superconducting proximity effect due to electron-electron interaction in a ballistic double nanowire”, Science Advances 5, eaaw2194 (2019)、 プレスリリース
[2] Kento Ueda, Sadashige Matsuo, Hiroshi Kamata, Yosuke Sato, Yuusuke Takeshige, Kan Li, Lars Samuelson, Hongqi Xu, Seigo Tarucha, “Half-Integer Shapiro Steps in a Short Ballistic InAs Nanowire Josephson Junction”, arXiv: 2004.14039 (2020)
関連サイト: 個人サイト
2020年7月22日
座長：勝本 信吾（東大物性研）
14:05-14:40 新見 康洋（阪大理） 「新奇ナノスケール物性の開拓とスピン流物理の学理の構築」
ある特徴的な長さ以下の微小導体中では、バルク結晶とは大きく異なる伝導特性が現れる。このような微小伝導体の研究は、メゾスコピック物理として、もしくは磁性体を中心としたスピントロニクスとして、1980年代から研究されてきた。その一方で、使用できる物質は単純な金属、半導体、超伝導体、磁性体に限られるという問題点もあった。
2004年のグラフェンの発見を契機に、2次元性の強い層状物質を機械的に剥離して、結晶性のよい原子層薄膜を簡便に作製できるようになった。さらに近年、2次元超伝導体、2次元強磁性体などが相次いで発見され、さらにこれらを人工的に組み合わせることで、天然結晶では実現しない物性が出現することが明らかになり、盛んに研究されている。
本講演では、我々が最近行っている3つの研究（(1) 表面弾性波照射による原子層超伝導体の伝導特性の変調 [1]、(2) トポロジカル超伝導体における量子干渉効果 [2]、 (3) スピン流を用いたスピンゆらぎの観測 [3]）を紹介する。これらの研究を発展させることで、スピン流が微小伝導体におけるスピンゆらぎ[4-7]を定量化できる新しいナノプローブになり得ることを最後に説明したい。
参考文献：
[1] M. Yokoi et al., accepted for publication in Science Advances.
[2] M. Tokuda et al., in preparation.
[3] H. Taniguchi et al., submitted.
[4] S. Suzuki et al., Appl. Phys. Express 11, 053201 (2018).
[5] M. Tokuda et al., Appl. Phys. Express 12, 053005 (2019).
[6] H. Taniguchi et al., Scientific Reports 10, 2525 (2020).
[7] M. Watanabe et al., arXiv:2006.14955.
関連サイト：個人サイト
14:45-15:20 大塚 朋廣（東北大通研） 「半導体微細構造を用いた量子デバイス」
半導体微細構造においては量子効果等により興味深い電子物性が発現する。電子を微細な領域に閉じ込めた半導体量子ドットにおいては、量子化により内部に離散的な量子準位が形成され、さらに電極電圧等で操作できるため、人工量子準位として利用することができる。この人工量子準位を活用した、微細構造中での局所電子状態を計測するミクロなセンサーや、量子情報処理に向けた量子ビット等の研究について紹介する。またガリウム砒素やシリコンといった従来の半導体材料を用いた研究だけでなく、新しい材料を用いた研究についても紹介したい。
参考文献：
Tomohiro Otsuka, et al., Physical Review B 99, 085402 (2019)
Tomohiro Otsuka, et al. arXiv:2002.03297
関連サイト：大塚研究室
15:25-16:00 井土 宏（東北大AIMR） 「2次元物質界面の誘起する磁気効果-Cr2Ge2Te6の転移温度上昇-」
2010年のノーベル物理学賞に象徴されるように、グラフェンに代表される2次元ファンデルワールス物質は、高い結晶性をもち且つ単原子層薄さの試料を容易に作製できる層状物質であるため、近年着目されている。特に最近2次元磁性体が着目されているが、その転移温度は低く、代表的な物質であるCr2Ge2Te6やCrI3で60K程度であった。今回我々はCr2Ge2Te6/NiO界面を利用し、その磁気ヒステリシスをKerr効果により測定した。その結果、転移温度を約2倍にまで上昇できることが分かり、膜厚依存性から界面起因の効果であることが分かった[1]。講演ではミクロな機構についても説明したい。
参考文献：
[1] H. Idzuchi, A. E. Llacsahuanga Allcca, X. C. Pan, K. Tanigaki and Y. P. Chen, Appl. Phys. Lett. 115, 232403 (2019).
休憩
座長：吉信 淳（東大物性研）
16:30-17:05 近藤 剛弘（筑波大） 「新物質ホウ化水素シートの生成と機能」
我々は二ホウ化マグネシウムに含まれるマグネシウムの正イオンをプロトンと交換することにより、これまでに無い水素とホウ素のみで構成される新しい2次元物質が、室温・大気圧下という温和な条件で生成することを見出した[1]。この物質は負に帯電したホウ素の2次元シート骨格とプロトンにより構成され、H：B = 1：1の組成比であることがわかったため、我々はこの物質をホウ化水素と名付けた。最近の我々の研究によりHBシートは423K以上の加熱という方法だけではなく、紫外線照射によっても自身の分解生成物として水素分子を気相中に放出できることが明らかとなり、簡便に室温・大気圧下で且つ意図したタイミングでのみ水素を放出できるという安全性と利便性を有していることが示された[2]。また、固体酸触媒として機能することや[3]、還元剤として機能すること[4]、電気伝導性がガス吸着により敏感に変化すること[5]がわかっている。講演ではHBシートの生成と機能に関する最近の研究内容を紹介する。
参考文献：
[1] H. Nishino, et al., J. Am. Chem. Soc., 139 (2017) 13761.、 プレスリリース
[2] R. Kawamura, et al., Nat. Commun., 10 (2019) 4880.、 プレスリリース
[3] A. Fujino, et al., ACS Omega, 4 (2019) 14100.
[4] S. Ito, et al., Chem. Lett., 49 (2020) 789.
[5] S. Tominaka, et al., Chem., 6 (2020) 406.、 プレスリリース
関連サイト：近藤研究室
17:10-17:45 今田 裕（理研） 「走査トンネル顕微鏡を用いた単一分子の精密レーザー分光」
走査トンネル顕微鏡（STM）の探針と金属基板のナノギャップに局在するプラズモンを利用し、近年、エレクトロルミネッセンス分光やラマン分光など、高い空間分解能と単一分子の感度を両立する分光法が実現され注目を集めている。しかし、これまでの多くのSTM分光法では励起源となる電子や光子のエネルギーが揃っていないあるいは精密に制御されておらず、狙った量子状態の性質を正確に評価することが困難であった。最近我々は、CW波長可変レーザーを励起源として世界初のSTMを用いた単一分子フォトルミネッセンス分光を実現した。レーザーの狭線幅と高いエネルギー制御性によりμeVレベルの精密分光が可能になりプラズモン-励起子相互作用の詳細が明らかとなった。講演では、プラズモン-分子間の相対位置や静電場の効果に注目し議論を行う。
参考文献：
R. B. Jaculbia, et al., Nature Nanotechnol., 5 (2020) 105.、 プレスリリース
H. Imada et al., Phys. Rev. Lett., 119 (2017) 013901.、 プレスリリース
H. Imada et al., Nature, 538 (2016) 364.、 プレスリリース
関連サイト：研究室ホームページ
17:50- 閉会 大谷 義近（東大物性研）
Registration
登録を締め切りました。
たくさんのご登録ありがとうございました。
世話人
物性研究所ナノスケール物性研究部門
勝本 信吾
大谷 義近
小森 文夫
長谷川 幸雄
リップマー ミック
吉信 淳
三輪 真嗣
お問い合わせは長谷川(hasegawa-@-issp.u-tokyo.ac.jp)まで。
@前後のハイフンは削除してください。