科研費 - 伊藤 孝寛
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電場印加型角度分解光電子分光による固体電解質単結晶の電子状態の研究
研究課題/研究課題番号:22H04612 2022年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者
配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )
電極/固体電解質界面で生じるイオン輸送・蓄積機構を解明するためには、固体電解質表面・界面での電子状態を理解することが重要である。しかしながら、この系の電子状態については、理論計算が先行しており、実験観測の結果がほとんど報告されていない現状にある。本研究は、固体電解質のイオン伝導特性を担う電子状態を固体電解質単結晶におけるARPES測定によるバンド構造の直接観測により明らかにすることを目的とする。本研究の実現により、固体電解質における高いイオン伝導度がどのような相互作用により担われているか、という問いに対する答えを得ることで、蓄電固体材料におけるLiイオンダイナミクスの理解を進めることを目指す。
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偏光依存VUVSX放射光マイクロイメージング分光による新規トポロジカル物質の探索
研究課題/研究課題番号:17K05495 2017年4月 - 2020年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者 資金種別:競争的資金
配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )
本研究は、直線/円偏光マイクロフォーカスVUVSX放射光を活用して角度分解光電子分光(ARPES)測定および吸収分光(XAS)測定を行うための、偏光依存型VUVSX放射光イメージング分光システムを実現し、新規トポロジカル物質の電子状態におけるスピン/軌道/構造依存性を実験的に明らかにすることを目的とする。本研究では、強いスピンー軌道相互作用とカイラル構造に起因する全方向における空間反転対称性の破れにより特異なスピン構造が現れることが期待される「遷移金属シリサイド」およびグラフェンに代わる原子層系MXeneの母物質として重要でありながらその電子状態が全く明らかになっていない「MAX相層状化合物」という新規トポロジカル物質として期待される系に着目する。本研究の実現により、ヘリカル構造特有のバルクトポロジカル状態や新たな機能特性を付加した原子層系MXeneを実現するための知見を得る。
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VUVSX放射光を用いたマイクロイメージング分光システムの創成
研究課題/研究課題番号:26610085 2014年4月 - 2016年3月
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者 資金種別:競争的資金
配分額:3770000円 ( 直接経費:290000円 、 間接経費:870000円 )
VUVSX放射光のマイクロフォーカスと元素選択性を利用した「VUVSXマイクロイメージング分 光」という新たな分光手法の開発を行なった。表面不均一性を有するSm1-xYxSおよび試料サイズが微小なBa3Co2O6(CO3 )0.7において開発した手法を用いることにより、その準粒子バンド構造の直接決定を行い、前者のBlack金属相におい て、Sm 4f 電子が遍歴と局在の共存状態にあることを見いだした。また、後者においてはt2g 反結合軌道による幅の狭 いバンド分散がCoO6-CO3分子鎖間相互作用の効果により形成されることを見いだした。
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太陽電池伝導キャリア分光システムの開発
2013年10月 - 2017年9月
科学研究費補助金 科学技術振興機構研究成果展開事業 グリーンイノベーション領域「機器開発タイプ」
宇治原徹
担当区分:研究分担者 資金種別:競争的資金
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研究課題/研究課題番号:20H02602 2020年4月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
浅野 秀文, 伊藤 孝寛, 羽尻 哲也
担当区分:研究分担者 資金種別:競争的資金
配分額:900000円 ( 直接経費:900000円 )
反強磁性体と磁気スキルミオンはメモリー素子・ロジック素子開発にイノベーションをも たらす次世代材料として注目を集めている。ノンコリニア(非共線)磁気構造は,反強磁性 体や磁気スキルミオンで現れる構造であり,それらの磁性体の物性・機能発現に対して本質 的に重要な役割を果たしている。
本研究では,複金属窒化物のノンコリニア反強磁性体と磁気スキルミオン における巨大磁気伝導物性を開拓するとともに,それらの融合系としての「反強磁性スキル ミオン」の創成とその応用を目的とする。本研究の成果は,革新的なスピンデバイス開発の 基礎となる「反強磁性スキルミオニクス」の創製に繋がるものである。
本研究では,ノンコリニアな磁気構造を有する反強磁性体と磁気スキルミオンにおける新奇な巨大磁気伝導物性・機能の開拓,およびそれら2つの物質の特徴を合わせ持つ「反強磁性スキルミオン」の創成、を目的としている。
ノンコリニア反強磁性体については、逆ペロブスカイト窒化物反強磁性体Mn3GaNを用いて電流駆動による反強磁性スピンの効率的制御に関する研究を進めた。スピン流生成源であるPtやTaとの積層構造において、Mn3GaNの反強磁性スピンの磁化反転を異常ホール信号により検出する系統的な実験から、反強磁性スピンの磁化反転機構がスピン軌道トルク効果によるものであり、室温、無磁場、106/Acm2の低電流密度という応用上重要な要件が満たされていることを実証した。
磁気スキルミオンについては、反転対称性の破れた窒化物強磁性体Fe2-yXyMo3N系薄膜 (X = Ni, Pd, Pt)に対する探索的な検討を行い、X = Pdにおける特定の組成領域において、温度に依存して2種類のスキルミオン相が発現し、室温以上まで強磁性スキルミオンが発現すること、また、これらのスキルミオン相は、温度によらず60 nmの微小サイズを有することが分かった。これらの結果は、スキルミオンの磁気メモリーなどへのデバイス応用上重要な室温動作と微小サイズが同時に実現できることを意味するものであり、これらの材料系の応用上の有用性を明らかにすることができた。
本研究の第一の検討課題である、ノンコリニアな磁気構造を有する反強磁性体と磁気スキルミオンにおける新奇な巨大磁気伝導物性・機能の開拓については、電流駆動による反強磁性スピンの効率的制御、および強磁性スキルミオンにおける室温動作と微小サイズ化が達成されていることから、当初の予定通り研究は進展していると考えている。これらの2つの研究成果については、既に関連論文が出版されている。従って、第一の検討課題の達成度は80%程度であり、さらに、これらの研究の完成度を高めることにより、第2の検討課題である反強磁性体スキルミオンの実現を目指すこととする。
本研究の最重要課題は、「反強磁性スキルミオン」の実現である。「反強磁性スキルミオン」は,反強磁性体としての超高速性,外乱に対する安定性とともに,スキルミオンとしてのトポロジカルに保護された粒子性を併せ持つ夢の物質であり,その応用が大いに期待されているが,未だに理論予測に留まっている。これまでの本研究で得られた、複金属窒化物におけるノンコリニア反強磁性体および強磁性スキルミオンに関する知見を総合することにより、複金属窒化物をベースのエピタキシャル薄膜における「反強磁性スキルミオン」の実現する。予備的な検討として、強磁性体Fe2-yXyMo3N系薄膜材料におけるFeサイトを全てCoに置換したCo2Mo3N系薄膜では反強磁性交換相互作用が支配的になることを磁気測定から明らかにしている。そこで、これら系に対して、スピンー軌道作用が強い Pd等の重金属を部分置換し、スキルミオン生成の要因となるジャロシンスキーー守谷相互作用を制御することにより、室温以上の磁気転移温度を有する「反強磁性スキルミオン」を探求する。また、反強磁性スキルミオンについては,強磁性スキルミオンと異なりその電気的検出法が確立されていないため,その新しい検出法の開拓に取り組む。 -
実空間構造—電子構造同時観測による非経験的光電子分析システムの開発
研究課題/研究課題番号:AS242Z03214M 2012年10月 - 2013年9月
科学研究費補助金 科学技術振興機構研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)事業支援型
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者 資金種別:競争的資金
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・マイクロ機能イメージングによる強相関電子系のフェルミオロジー
研究課題/研究課題番号:2074205 2008年4月
科学研究費補助金 若手研究(B)
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者 資金種別:競争的資金
配分額:390000円 ( 直接経費:300000円 、 間接経費:90000円 )
強相関電子系化合物における特異な機能性 (磁性、超伝導など)の起 源となる相互作用を実空間ドメイン構造単位で明らかにするために、「マイクロ機能イメージン グ」という新たな分光研究手法の開発を行った。その結果、世界最高水準の「フェルミオロジ ー」研究が可能なシンクロトロン光ビームライン用角度分解光電子分光装置の立ち上げに成功 した。また、開発した手法を用いて擬一次元有機導体(TMTSF)2PF6 における測定を行い、これ まで観測が困難であった準粒子バンドのエネルギー分散を観測することに成功した。
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強相関4f電子系の量子臨界点における電子状態の光学的・光電的研究
2006年4月
科学研究費補助金 基盤研究(B)1840110
木村真一
担当区分:研究分担者 資金種別:競争的資金
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角度分解光電子分光によるスピン配列した磁性薄膜における電子状態
研究課題/研究課題番号:17740237 2005年4月
科学研究費補助金 若手研究(B)
伊藤 孝寛
担当区分:研究代表者 資金種別:競争的資金
配分額:3500000円 ( 直接経費:3500000円 )
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モット転移系有機超伝導体の高圧・高磁場下の電子状態
2004年4月 - 2006年3月
科学研究費補助金 特定研究(2)16038226
木村真一
担当区分:研究分担者 資金種別:競争的資金