2025/11/26 更新

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ヒラハラ　トオル
平原　徹
HIRAHARA TORU
所属
理学院 教授
職名
教授
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News & Topics

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学位

  • 博士(理学) （ 東京大学 ）

研究キーワード

  • 表面

  • Rashba効果

  • スピン

  • 表面状態スピン流

  • 表面状態電気伝導

  • 原子層超伝導体

  • 強磁性トポロジカルヘテロ構造

  • 光電子分光

研究分野

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理  / 表面・界面物性

  • ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性

学歴

  • 博士(理学) 東京大学

    - 2008年2月

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  • 東京大学   大学院理学系研究科   物理学専攻 博士課程

    2005年4月 - 2006年12月

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  • 東京大学   大学院理学系研究科   物理学専攻 修士課程

    2003年4月 - 2005年3月

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経歴

  • 東京工業大学(2024年10月より東京科学大学)   理学院 物理学系   教授

    2022年4月 - 現在

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    国名：日本国

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  • 東京工業大学   理学院 物理学系   准教授

    2014年6月 - 2022年3月

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  • 東京大学   大学院理学系研究科 物理学専攻   助教

    2007年1月 - 2014年5月

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  • 日本学術振興会特別研究員(DC1)

    2005年4月 - 2006年12月

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所属学協会

委員歴

  • UVSORユーザー懇談会世話人  

    2022年4月 - 現在   

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  • 日本物理学会   新著紹介小委員会  

    2020年4月 - 2022年3月   

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    団体区分：学協会

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  • 固体物理誌友  

    2018年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 日本物理学会領域９運営委員  

    2015年4月 - 2016年3月   

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    団体区分：学協会

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  • UVSOR利用者懇談会世話人  

    2014年 - 2018年   

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    団体区分：学協会

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  • 日本表面真空科学会会誌編集委員  

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    団体区分：学協会

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  • 日本表面科学会講演大会委員  

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論文

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MISC

  • SiC基板上のCaインターカレートグラフェンが示す2次元超伝導:グラフェンと基板の界面に注目して

    遠山晴子, 秋山了太, 一ノ倉聖, 橋爪瑞葵, 飯盛拓嗣, 遠藤由大, 保原麗, 松井朋裕, 堀井健太郎, 佐藤瞬亮, 平原徹, 小森文夫, 長谷川修司

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   78 ( 2 )   2023年

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  • Caがインターカレートしたグラフェンにおける2重ディラックバンドと層間電子状態

    一ノ倉聖, 徳田啓, 福嶋隆司朗, 堀井健太郎, 遠山晴子, 秋山了太, 出田真一郎, 田中清尚, 清水亮太, 一杉太郎, 長谷川修司, 平原徹

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   77 ( 1 )   2022年

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  • 自己形成型強磁性原子層を持つトポロジカル絶縁体によるサンドイッチ構造での軟磁性的スキルミオンの電気的観測

    高城拓也, 秋山了太, Kibirev I. A., Matetskiy A. V., 中西亮介, 佐藤瞬亮, 深澤拓朗, 佐々木泰祐, 遠山晴子, 樋渡功太, Zotov A. V., Saranin A. A., 平原徹, 長谷川修司

    表面と真空   65 ( 9 )   2022年

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  • SiC基板上のCaインターカレートグラフェンにおける超伝導

    遠山晴子, 秋山了太, 橋爪瑞葵, 一ノ倉聖, 飯盛拓嗣, 松井朋裕, 堀井健太郎, 佐藤瞬亮, 保原麗, 遠藤由大, 福山寛, 平原徹, 小森文夫, 長谷川修司

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   76 ( 2 )   2021年

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  • 磁性/非磁性/磁性トポロジカル絶縁体サンドイッチ構造における磁気スキルミオンの電気的観測

    高城拓也, 秋山了太, Kibirev Ivan, Kibirev Ivan, Matetskiy Andrey, Matetskiy Andrey, 遠山晴子, 中西亮介, 樋渡功太, 平原徹, 深澤拓朗, Zotov Andrey, Zotov Andrey, Saranin Alexander, Saranin Alexander, 長谷川修司

    日本表面真空学会学術講演会要旨集(Web)   2020   2020年

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  • 強磁性トポロジカル絶縁体サンドイッチ構造Mn(Bi1-xSbx)2Te4/(Bi1-xSbx)2Te3/Mn(Bi1-xSbx)2Te4/Si(111)のフェルミ準位制御による電気伝導特性変調

    高城拓也, 秋山了太, KIBIREV I. A., KIBIREV I. A., MATETSKIY A. V., MATETSKIY A. V., 遠山晴子, 中西亮介, 樋渡功太, 平原徹, 深澤拓朗, ZOTOV A. V., ZOTOV A. V., SARANIN A. A., SARANIN A. A., 長谷川修司

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   75 ( 2 )   2020年

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  • トポロジカル絶縁体/磁性絶縁体超薄膜ヘテロ接合 II:磁化特性

    中西亮介, 秋山了太, 奥山裕磨, 高木康多, EREMEEV S. V., CHULKOV E. V., 横山利彦, 長谷川修司, 平原徹

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   72 ( 1 )   2017年

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  • ビスマス表面におけるスピン依存イオン散乱 招待

    一ノ倉 聖, 平原 徹, 酒井 治, 長谷川修司, 鈴木 拓

    表面科学   36   408 - 411   2015年

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    記述言語：日本語   掲載種別：速報，短報，研究ノート等（学術雑誌）  

    DOI： 10.1380/jsssj.36.408

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  • 可視光レーザーを用いた表面ラシュバ系における光誘起電圧の円二色性:Bi表面およびBi吸着Ag表面

    石原大嵩, 福居直哉, 保原麗, 高山あかり, 秋山了太, 平原徹, 長谷川修司

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)   70 ( 2 )   2015年

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  • トポロジカル絶縁体Bi2Te3超薄膜へのPbドープによるフェルミ準位制御と電気伝導度測定

    相谷昌紀, 平原徹, 坂本裕介, 山田学, 宮崎秀俊, 木村真一, 長谷川修司

    表面科学学術講演会講演要旨集   31st   28   2011年12月

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  • BiSb合金超薄膜上のトポロジカル金属

    坂本裕介, 平原徹, 最首祐樹, 宮崎秀俊, 木村真一, 奥田太一, 奥田太一, 松田巌, 村上修一, 村上修一, 長谷川修司

    表面科学学術講演会講演要旨集   29th ( 0 )   211 - 213   2009年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本表面科学会  

    近年、バルクは絶縁体であるがエッジにトポロジカルに保護された金属的な状態を持つトポロジカル絶縁体が注目を集めている。これまで単結晶BiSb合金はトポロジカル絶縁体であるという報告がある。今回我々はBiSb合金超薄膜においても同様のエッジ状態が存在するのかを調べるために反射高速電子線回折観察、4端子電気伝導測定、光電子分光測定を行った。当日はその詳細を報告する。

    DOI： 10.14886/sssj2008.29.0.213.0

    J-GLOBAL

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  • STM observation of the Si(111)-c(12×2)-Ag surface

    N. Miyata, I. Matsuda, M. D'angelo, H. Morikawa, T. Hirahara, S. Hasegawa

    e-Journal of Surface Science and Nanotechnology   3   151 - 155   2005年5月

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受賞

  • 文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2019年4月  

    平原 徹

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  • 東工大挑戦的研究賞

    2017年  

    平原 徹

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  • 日本表面科学会奨励賞

    2010年  

    平原 徹

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  • 日本物理学会若手奨励賞(領域9)

    2009年  

    平原 徹

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • p電子系の特異なg因子を活かした高度スピン変換機能の開拓

    研究課題/領域番号：23H00268  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    伏屋 雄紀, 白石 誠司, 平原 徹, 酒井 英明

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    配分額：47580000円 （ 直接経費：36600000円 、 間接経費：10980000円 ）

    本研究では，目的を達成するために（１）Biと（２）ポストBi物質（IV-VI族半導体と層状ディラック物質）の２系統を平行して研究を進めている．
    (1-1) Biにおいてg因子の異方性を考慮したスピンホール効果の計算を行った．g因子およびその異方性を，独自に開発したπ-matrix法を用いて計算した結果，Biのスピン変換効率を定量的に求めることが出来た．スピン流の定義の違いによるスピンホール伝導度計算の違いを明らかにし，スピン磁気モーメントの流れに基づく定義が実験結果と矛盾しないことを明らかにした．
    (1-2) キャリア密度変化に由来する弾性抵抗の理論の基本的枠組みを構築した．あわせて，Biにおいて弾性抵抗の測定を行った．その結果，応力によりバレー自由度が制御できることを明らかにした．さらに，第一原理計算に基づいてバンド構造の一軸応力による変化を計算し，実験で得られた弾性抵抗の変化がキャリア密度の変化で説明できることを明らかにした．
    (2-1) 二次元ビスマス層を有する物質系の基本物質であるEuMnBi2において，g因子のフェルミエネルギー依存性を量子振動測定により解明した．フェルミエネルギーがディラックバンドの電荷中性点に近づくと，g因子が増大することを明らかにした．得られた成果を論文として発表した．
    (2-2) in situ ホール効果測定システムを立ち上げ，磁性トポロジカル絶縁体ヘテロ構造MnBi2Te4/Bi2Te3の磁化特性の評価を行った．基板とBi2Te3の界面におけるBi原子１層の有無により，観測される異常ホール効果が異なり，Biのスピン軌道結合由来の異常ホール効果が起きることが分かった．

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  • 原子層高温超伝導体を用いた高密度マヨラナ格子の創製への挑戦

    研究課題/領域番号：22K18966  2022年6月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    平原 徹

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    配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）

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  • 高キュリー/ネール温度の原子層磁性体の開拓と量子異常ホール効果の高温化

    研究課題/領域番号：22H00293  2022年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    平原 徹

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    配分額：42120000円 （ 直接経費：32400000円 、 間接経費：9720000円 ）

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  • SrTiO3基板中のNbを機能コアとする単層FeSe薄膜の超伝導特性解明

    研究課題/領域番号：22H04502  2022年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    平原 徹

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    配分額：5850000円 （ 直接経費：4500000円 、 間接経費：1350000円 ）

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  • 界面を制御したSrTiO3上の単層FeSe薄膜の高温超伝導特性解明

    研究課題/領域番号：20H05183  2020年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    平原 徹

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    配分額：5980000円 （ 直接経費：4600000円 、 間接経費：1380000円 ）

    SrTiO3(STO)上の単層FeSeは超伝導転移温度(Tc)が60-109Kであり、バルクFeSeのTc(8K)よりもはるかに高い。この高い転移温度の起源としてFeSe /STOの界面、特にSTO 表面の重要性が示唆されているが、その微視的起源は不明である。研究代表者はこれまで、世界で初めて単層FeSeの超伝導特性がSTO表面調構造に依存し、さらに 強相関超伝導体と同様な超伝導ドームの特徴があることを示した。本研究では、これまで行ってきた機能コアとしてのSTO/FeSeの界面、すなわちSTO表面に着目し た単層FeSeの高温超伝導の研究を発展させ、より高いTcを持つ条件を探索する。
    本年度は角度分解光電子分光(ARPES)を用いてNbドープされた基板上に成長させた単層FeSe/STOの電子状態測定を行った。その結果、60K程度からフェルミ準位での状態密度の低下および準粒子ピークの発達が観測された。これはこの系の超伝導転移温度が60K程度であることを示唆しているが、超伝導ギャップの大きさは60Kから最低温の25Kまでほとんど温度依存性を示さず、13meVで一定であった。通常のBCS理論に従う超伝導体では超伝導の発現から温度低下によってギャップが増大する振る舞いが見られるはずであるが、本結果はこれとは相容れないものであり非従来型超伝導が発現している可能性や、超伝導転移温度以上からギャップのような特徴が出現する擬ギャップ状態が存在することを示唆している。今後同一試料に対して超高真空中の電気伝導測定によって超伝導によるゼロ抵抗の検出を行うことで、より詳細な知見を予定である。

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  • 強磁性二次元ファンデルワールス原子層物質の新奇な磁化特性の解明と制御

    2018年 - 2021年

    基盤研究(A) 

    平原 徹

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 表面・極薄超伝導体の走査トンネルポテンショメトリ測定

    研究課題/領域番号：16K13683  2016年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    平原 徹, 芳野 諒, 田中 友晃

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    配分額：3640000円 （ 直接経費：2800000円 、 間接経費：840000円 ）

    本研究では空間分解可能な電気伝導測定を用いて、表面・極薄超伝導体の高い臨界電流の起源を解明することを最終目的とした。そのために、まず高品質の単一ユニットセル(1UC)超伝導FeSe超薄膜を作製する条件を探索した。そして基板を520℃で加熱しFeとSeを共蒸着することで、ドメインの大きい1UCFeSe薄膜を作製できることを走査トンネル顕微鏡(STM)観察により明らかにした。一方、5Kでの走査トンネル分光(STS)測定では、超伝導特性が局所的に異なっていた。今後走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定でこのような超伝導特性の局所的な違いが高い臨界電流にどのように影響しているかを明らかにする。

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  • 表面・極薄超伝導体の走査トンネルポテンショメトリ測定

    2016年

    挑戦的萌芽研究 

    平原 徹

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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  • 走査プローブ顕微鏡による空間反転対称性の破れた表面超伝導体の特異な物性解明

    研究課題/領域番号：15H05453  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    平原 徹, 田中 友晃, 芳野 諒, 秋山 健太

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：23790000円 （ 直接経費：18300000円 、 間接経費：5490000円 ）

    本研究ではSrTiO3(001)基板(STO)の表面超構造と、その上に成長させた単一ユニットセルFeSeの超伝導特性の関係を走査トンネル顕微鏡/分光測定を用いて調べた。反射高速電子回折観察を行いながらSTO基板の加熱温度を変化させることで、STOの表面超構造を2×1と√2×√2に作り分けることに成功した。さらにこの表面超構造が、上に成長させたFeSeを介して観察できることがわかり、超伝導ギャップの大きさが超構造に依存している( 2×1 上では10-15 meVで、√2×√2では15-17.5 meV)ことを世界で初めて観測した。この起源はSTO基板の終端面に関連していると思われる。

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  • 多探針STMを用いた純スピン流プローブの開発

    研究課題/領域番号：15K13358  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    保原 麗, 平原 徹, 長谷川 修司

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    配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）

    電荷電流を伴わない純スピン流を任意の場所に注入できる純スピン注入プローブの開発を行った。プローブ先端からスピン拡散長以内の距離に強磁性体・常磁性体を作成し、界面に流す電流を回収することで試料にはスピン流のみを流すことが可能となった。また、このプローブを用いて逆スピンホール効果を測定することで純スピン注入の実証を行った。

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  • 機能性４探針ＳＴＭによる分子の電子・スピン輸送特性の研究

    研究課題/領域番号：25110010  2013年6月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    長谷川 修司, 秋山 了太, 高山 あかり, 平原 徹, 保原 麗

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    配分額：86450000円 （ 直接経費：66500000円 、 間接経費：19950000円 ）

    様々な分子組織体や電極表面構造など、「分子アーキテクトニクス」に必要な２次元コンポーネント・３次元コンポーネントの電子輸送特性とスピン輸送特性を、機能性４探針走査トンネル顕微鏡（STM）装置を用いて計測し、それらの機能特性を明らかにした。具体的には、(1) ニッケルジチオレン・ナノシートの電気伝導を測定し、酸化還元状態に応じて伝導変化を検出した。(2) ２層グラフェンにカルシウムをインターカレートして約２Kで超伝導に転移することを発見した。(3)２層グラフェンにLiをインターカレートして熱脱離させると、ベリー位相が０からπに変化することを発見した。(4) 純スピン注入プローブの開発に成功した。

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  • 高感度な表面磁気光学カー効果測定装置の開発と表面ラシュバ系のスピン伝導の研究

    研究課題/領域番号：25600093  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    平原 徹

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    本研究の目的は非磁性体表面で大きなスピン分裂を示すバンド構造(Rashba効果)を持つ系の運動量・スピンロッキング由来のスピン伝導現象を測定することである。そのためにまず左右円偏光のレーザーを試料に照射し、試料両端に生じる起電力を測定した。Bi(111)表面とAg(111)√3×√3-Bi表面に対して円二色性が観測できたが、Rashba効果がないSi(111)7×7表面でも円二色性が見られた。第二の実験として、試料に電流を印加しながらスピン偏極ヘリウムイオンの散乱によって表面Rashba系の電流誘起のスピン偏極を検出することを試み、スピン軌道相互作用に由来するスピン依存の散乱を検出した。

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  • トポロジカル表面およびそのエッジ状態による電子・スピン輸送の研究

    研究課題/領域番号：25246025  2013年4月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    長谷川 修司, 高山 あかり, 秋山 了太, 平原 徹, 保原 麗

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    配分額：45890000円 （ 直接経費：35300000円 、 間接経費：10590000円 ）

    スピン軌道相互作用の強い物質表面での輸送現象に関する本研究によって下記の成果をあげることができた。（1）トポロジカル絶縁体の表面状態での後方散乱の抑制効果の直接検出。（2）ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態でのフォトガルバニック効果（円偏光照射によるスピン偏極電流の誘起）の検出。（3）近接磁場によるトポロジカル表面状態でのエネルギーギャップ形成の実証。（4）トポロジカル絶縁体超薄膜でのスピンホール効果の検出。（5）ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態での超伝導の発見。（6）Caをインターカレートした２層グラフェンでの超伝導の発見。

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  • スピン偏極走査ポテンショメトリ装置の開発と微細加工した表面ラシュバ系のスピン伝導

    研究課題/領域番号：23686007  2011年4月 - 2014年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    平原 徹

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：27690000円 （ 直接経費：21300000円 、 間接経費：6390000円 ）

    本研究の目的は微小領域の電位分布測定が可能な走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定を行い、表面ラシュバ系の電荷・スピン伝導を検出することであった。そのために超高真空、低温、強磁場下で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を建設した。そしてSTP測定用の回路をこのSTM装置に組み込み、電流印加時の表面形状測定と局所電位測定が同時に行えることを実証した。具体的にはSi(111)表面上に作成できるBi(111)超薄膜に対してSTP測定を行い、電位勾配をきちんと測定できた。また表面を微細加工して非局所伝導を測定することでBi2e3薄膜のスピンホール効果を測定することができた。

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  • ナノスケール伝導用スピンプローブの開発とそれによる表面ラシュバ系のスピン流の研究

    研究課題/領域番号：22656011  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    平原 徹, 長谷川 修司

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：3640000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：540000円 ）

    本研究ではこれまで研究代表者の所属するグループが培ってきた微小領域電気伝導測定技術をスピン伝導へと発展させるための研究を行った。まず、スピンプローブとして磁性体被覆カーボンナノチューブ(CNT)探針を作成する技術開発を行った。そして作成したCoFe被覆CNT探針を4探針走査トンネル顕微鏡(STM)に組み込んで、ビスマス超薄膜の表面状態の電流誘起スピン偏極と思われるシグナルを世界で初めて測定した。

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  • ミリケンビル・マイクロ4端子プローブ法の開発とモノレイヤー超伝導の探索

    研究課題/領域番号：22246006  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    長谷川 修司, 平原 徹

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    配分額：49660000円 （ 直接経費：38200000円 、 間接経費：11460000円 ）

    今まで我々は10年以上にわたって,マイクロ4端子プローブ法という新しい実験手法を開発し,それらを用いて表面・モノレイヤー(単原子層)の伝導物性の研究を展開してきた。本研究では,さらにその装置性能を向上させ、ミリケルビンの超低温(0.4K)および7Tまでの強磁場中でのマイクロ4端子プローブ測定を可能とし、モノレーヤー(単原子層)超伝導の探索やモノレーヤー磁気輸送の研究に発展させる。

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  • 半導体結晶上の希薄磁性表面状態の形成とスピントロニクスへの応用

    研究課題/領域番号：19206006  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    長谷川 修司, 平原 徹, 松田 巌

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    配分額：48490000円 （ 直接経費：37300000円 、 間接経費：11190000円 ）

    (1)表面状態の磁性特性を測定するために,簡便で高性能な超高真空極低温表面光磁気カー効果測定装置を開発し,それによって,コバルト原子層の磁気特性が,基板構造に敏感に依存して変化することを発見した。(2)非磁性物質であるビスマスやその合金(トポロジカル絶縁体と呼ばれる物質)の表面状態が,スピン分裂していることをスピン分解光電子分光法および第1原理理論計算によって明らかにした。(3)スピン軌道相互作用の大きいビスマス薄膜での(逆)スピンホール効果を4探針STM(走査トンネル顕微鏡)装置による表面状態電気伝導測定によって直接的に検出した。

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  • 金属単原子層と超薄膜内2次元電子系の電子状態と磁気輸送

    研究課題/領域番号：05J11823  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    平原 徹

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    配分額：1800000円 （ 直接経費：1800000円 ）

    1.ビスマス超薄膜の表面状態のスピン分裂の直接観測
    昨年度はシリコン表面上ビスマス(Bi)超薄膜の高分解能光電子分光測定を行い、その電子状態に関する予備的実験を行った。そして理論計算との比較でビスマスの表面状態バンドが強いスピン軌道相互作用と反転対称性の破れのためRashba型のスピン軌道分裂をしているということが示唆された。本年度は上記の事実を実験的に確認するために広島大学においてBi超薄膜の電子状態のスピン角度分解光電子分光測定を行った。その結果、確かに表面状態バンドが波数空間でスピン分裂していることを直接観測した。理論の予言通り、表面状態のスピン構造はΓ点に対して反対称性を示し、スピン偏極率としては最大で0.5という値が得られた。
    2.ビスマス超薄膜の表面状態電気伝導
    これまでの研究でバルクBiは半金属であり電気伝導度が低いが、表面状態は非常によい二次元金属になっていた。つまり輸送特性においても表面状態が大きな寄与を果たしていることが予想される。そこで当研究室の表面敏感なマイクロ4端子電気伝導測定装置を用いて室温下でBi超薄膜の電気伝導度の膜厚依存を測定した。その結果、非常に薄い膜厚(6-10BL)においては表面状態が確かに支配的であるが、膜厚増加とともにバルク(膜内部)の寄与が大きくなることが分かった。この方法で見積もられた表面状態電気伝導度は表面に酸素を暴露して表面状態を壊したときの電気伝導減少分から推定される値とよい一致を示した。さらに詳細なフェルミ面、バンド構造を分かっているのでボルツマン方程式を用いて電気伝導度が計算でき、その解析からも得られたBiの表面状態電気伝導度が妥当であるということが確認できた。そして低膜厚で表面状態電気伝導度の温度依存性を調べたところ300Kから10Kまで金属的な振る舞いを示し、過去に報告されたCDW転移は起こらなかった。

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