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Hirofumi Oka

Section

Advanced Institute for Materials Research

Job title

Assistant Professor

Degree

博士（工学）（北海道大学）
修士（工学）（北海道大学）

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https://researchmap.jp/hirofumi-oka

J-GLOBAL ID

201801009948033610

e-Rad No.

70374600

Professional Memberships 2

The Japan Society of Vacuum and Surface Science
THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN

Research Areas 2

Nanotechnology/Materials / Nanostructure physics /
Nanotechnology/Materials / Thin-film surfaces and interfaces /

Papers 39

Moiré‐Assisted Realization of Octahedral MoTe₂ Monolayer

Yasuaki Saruta, Katsuaki Sugawara, Hirofumi Oka, Tappei Kawakami, Takemi Kato, Kosuke Nakayama, Seigo Souma, Takashi Takahashi, Tomoteru Fukumura, Takafumi Sato

Advanced Science　2023/10/22
Publisher: Wiley
DOI： 10.1002/advs.202304461 　

ISSN： 2198-3844

eISSN： 2198-3844

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Abstract A current key challenge in 2D materials is the realization of emergent quantum phenomena in hetero structures via controlling the moiré potential created by the periodicity mismatch between adjacent layers, as highlighted by the discovery of superconductivity in twisted bilayer graphene. Generally, the lattice structure of the original host material remains unchanged even after the moiré superlattice is formed. However, much less attention is paid for the possibility that the moiré potential can also modify the original crystal structure itself. Here, it is demonstrated that octahedral MoTe₂ which is unstable in bulk is stabilized in a commensurate MoTe₂/graphene hetero‐bilayer due to the moiré potential created between the two layers. It is found that the reconstruction of electronic states via the moiré potential is responsible for this stabilization, as evidenced by the energy‐gap opening at the Fermi level observed by angle‐resolved photoemission and scanning tunneling spectroscopies. The present results provide a fresh approach to realize novel 2D quantum phases by utilizing the moiré potential.
Charge-density wave associated with higher-order Fermi-surface nesting in monolayer VS2

Tappei Kawakami, Katsuaki Sugawara, Hirofumi Oka, Kosuke Nakayama, Ken Yaegashi, Seigo Souma, Takashi Takahashi, Tomoteru Fukumura, Takafumi Sato

npj 2D Materials and Applications　7　(1)　2023/05/02
Publisher: Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41699-023-00395-z 　

eISSN： 2397-7132

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Abstract Fermi-surface (FS) nesting originating from Peierls’ idea of electronic instabilities in one-dimensional materials is a key concept to stabilize charge-density wave (CDW), whereas its applicability to two-dimensional (2D) materials is under intensive debate. Here we report unusual CDW associated with the higher-order FS nesting in monolayer 2D VS2. Angle-resolved photoemission spectroscopy and scanning tunneling microscopy uncovered stripe CDW with $$\sqrt {21} R10.9^\circ \times \sqrt 3 R30^\circ$$ periodicity together with an energy-gap opening on the entire FS. We suggest that this CDW involves the higher-order FS-nesting vector 2q twice larger than that of the normal one (q), as supported by the anomalies in the calculated phonon dispersion and electronic susceptibility. The present results suggest that the cooperation of q and 2q nesting leads to the fully gapped CDW state unlike the case of conventional single q nesting which produces a partial gap, pointing to an intriguing mechanism of CDW transition.
Charge order with unusual star-of-David lattice in monolayer <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>NbTe</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>

Taiki Taguchi, Katsuaki Sugawara, Hirofumi Oka, Tappei Kawakami, Yasuaki Saruta, Takemi Kato, Kosuke Nakayama, Seigo Souma, Takashi Takahashi, Tomoteru Fukumura, Takafumi Sato

Physical Review B　107　(4)　2023/01/17
Publisher: American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.107.l041105 　

ISSN： 2469-9950

eISSN： 2469-9969
Robust charge-density wave strengthened by electron correlations in monolayer 1T-TaSe2 and 1T-NbSe2

Yuki Nakata, Katsuaki Sugawara, Ashish Chainani, Hirofumi Oka, Changhua Bao, Shaohua Zhou, Pei-Yu Chuang, Cheng-Maw Cheng, Tappei Kawakami, Yasuaki Saruta, Tomoteru Fukumura, Shuyun Zhou, Takashi Takahashi, Takafumi Sato

NATURE COMMUNICATIONS　12　(1)　2021/10

DOI： 10.1038/s41467-021-26105-1 　

eISSN： 2041-1723
Single Molecular Adsorption of Terbium(III) Bis-phthalocyaninato (TbPc2) Governed by Two Surface Reconstructions of Perovskite Type SrVO3 Epitaxial Ultrathin Film

Hirofumi Oka, Keiichi Katoh, Yoshinori Okada, Daichi Oka, Taro Hitosugi, Masahiro Yamashita, Tomoteru Fukumura

Chemistry Letters　50　(8)　1489-1492　2021/08/05
Publisher: The Chemical Society of Japan
DOI： 10.1246/cl.210270 　

ISSN： 0366-7022

eISSN： 1348-0715
Width-induced metal–insulator transition in SrVO3 lateral nanowires spontaneously formed on the ultrathin film Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Yoshinori Okada, Kenichi Kaminaga, Daichi Oka, Taro Hitosugi, Tomoteru Fukumura

Applied Physics Letters　117　(5)　051603-051603　2020/08/03
Publisher: AIP Publishing
DOI： 10.1063/5.0018240 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
Magnetic Hysteresis of Single-Molecule Magnets Adsorbed on Ferromagnetic Substrate. International-journal Peer-reviewed

Qi ZK, Mishra P, Ara F, Oka H, Sainoo Y, Katoh K, Yamashita M, Komeda T

ACS nano　2019/11

DOI： 10.1021/acsnano.9b04428 　

ISSN： 1936-0851

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Single-molecule magnets (SMMs), exhibiting magnetic bistability and a large energy barrier to the magnetization relaxation, are attractive candidates for realizing efficient spintronic devices such as ultra-high-density memories and quantum computers. Here, we demonstrate robust spin-polarization of a quintessential SMM, the double-decker bis(phthalocyaninato)terbium(III) (TbPc2) molecules, adsorbed on the bilayer Co islands on Au(111) using spin-polarized scanning tunneling microscopy, visualizing the switching of the SMM spin with submolecular resolution. Our results reveal that molecular spins of TbPc2 are antiferromagnetically coupled to the magnetization of the Co island, irrespective of the bonding configuration of the molecule. Stable spin-polarization is inferred from the substantial hysteresis observed in the magnetization curves measured over the molecules. This is in contrast to the reports of near-zero remanence for the bulk TbPc2 crystals and the TbPc2 molecules on a nonmagnetic substrate. The observation of a significant hysteretic opening can be attributed to the large magnetic anisotropy barrier of the molecule and the suppression of the quantum tunneling process. We anticipate that our approach of using the substrate to control and enhance the properties of a TbPc2 SMM will accelerate further research toward realization of SMM-based functional spintronic devices.
Heteroepitaxy of Rock-salt Superconductor/Ferromagnet Thin Film: LaO/EuO Peer-reviewed

Kaminaga Kenichi, Oka Daichi, Oka Hirofumi, Fukumura Tomoteru

CHEMISTRY LETTERS　48　(10)　1244-1247　2019/10

DOI： 10.1246/cl.190460 　

ISSN： 0366-7022
Spin properties of single-molecule magnet of double-decker Tb(III)-phthalocyanine (TbPc2) on ferromagnetic Co film characterized by spin polarized STM (SP-STM) Peer-reviewed

Ara Ferdous, Oka Hirofumi, Sainoo Yasuyuki, Katoh Keiichi, Yamashita Masahiro, Komeda Tadahiro

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　125　(18)　2019/05/14

DOI： 10.1063/1.5079964 　

ISSN： 0021-8979
Two distinct surface terminations of SrVO3 (001) ultrathin films as an influential factor on metallicity Peer-reviewed

Oka Hirofumi, Okada Yoshinori, Hitosugi Taro, Fukumura Tomoteru

APPLIED PHYSICS LETTERS　113　(17)　2018/10/22

DOI： 10.1063/1.5051434 　

ISSN： 0003-6951
Spatially Resolved Magnetic Anisotropy of Cobalt Nanostructures on the Au(111) Surface Peer-reviewed

Puneet Mishra, Zhi Kun Qi, Hirofumi Oka, Kohji Nakamura, Tadahiro Komeda

NANO LETTERS　17　(9)　5843-5847　2017/09

DOI： 10.1021/acs.nanolett.7b03114 　

ISSN： 1530-6984

eISSN： 1530-6992
19pBE-7 Magnetic properties of cobalt islands on Au(111) studied by spin-polarized scanning tunneling microscopy

Mishra Puneet, Qi Zhi Kun, Oka Hirofumi, Komeda Tadahiro

Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　71　2505-2505　2016
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_2505 　

ISSN： 2189-079X
Coverage dependence of the magnetic anisotropy energy of Co islands on Au(111): a spin-polarized STM study

Oka Hirofumi, Mishra Puneet, Qi Zhi Kun, Komeda Tadahiro

Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　71　941-941　2016
Publisher: The Physical Society of Japan
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_941 　
Spin-resolved band structure of a ferromagnetic Co nano-island studied by spin-polarized STM

Oka Hirofumi, Komeda Tadahiro

Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　71　948-948　2016
Publisher: The Physical Society of Japan
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_948 　
Temperature dependence of the superconducting proximity effect quantified by scanning tunneling spectroscopy Peer-reviewed

A. Stepniak, M. Caminale, A. A. Leon Vanegas, H. Oka, D. Sander, J. Kirschner

AIP ADVANCES　5　(1)　2015/01

DOI： 10.1063/1.4906554 　

ISSN： 2158-3226
Threshold of magnetic field response of the superconducting proximity effect for ultrathin Pb/Ag metallic films Peer-reviewed

M. Caminale, A. A. Leon Vanegas, A. Stepniak, H. Oka, D. Sander, J. Kirschner

PHYSICAL REVIEW B　90　(22)　2014/12

DOI： 10.1103/PhysRevB.90.220507 　

ISSN： 1098-0121

eISSN： 1550-235X
Atomic layer superconductivity Peer-reviewed

Agnieszka Stepniak, Augusto Leon Vanegas, Michael Caminale, Hirofumi Oka, Dirk Sander, Juergen Kirschner

SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS　46　(12-13)　1262-1267　2014/12

DOI： 10.1002/sia.5516 　

ISSN： 0142-2421

eISSN： 1096-9918
Spin-polarized quantum confinement in nanostructures: Scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Oleg O. Brovko, Marco Corbetta, Valeri S. Stepanyuk, Dirk Sander, Juergen Kirschner

REVIEWS OF MODERN PHYSICS　86　(4)　1127-1168　2014/10

DOI： 10.1103/RevModPhys.86.1127 　

ISSN： 0034-6861

eISSN： 1539-0756
The impact of structural relaxation on spin polarization and magnetization reversal of individual nano structures studied by spin-polarized scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

Dirk Sander, Soo-Hyon Phark, Marco Corbetta, Jeison A. Fischer, Hirofumi Oka, Juergen Kirschner

JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　26　(39)　2014/10

DOI： 10.1088/0953-8984/26/39/394008 　

ISSN： 0953-8984

eISSN： 1361-648X
Atomic structure and spin polarization at the apex of tips used in spin-polarized scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

Shigekazu Nagai, Koichi Hata, Hirofumi Oka, Dirk Sander, Juergen Kirschner

APPLIED PHYSICS EXPRESS　7　(2)　2014/02

DOI： 10.7567/APEX.7.025204 　

ISSN： 1882-0778

eISSN： 1882-0786
New insights into nano-magnetism by spin-polarized scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

Dirk Sander, Hirofumi Oka, Marco Corbetta, Valeri Stepanyuk, Juergen Kirschner

JOURNAL OF ELECTRON SPECTROSCOPY AND RELATED PHENOMENA　189　206-215　2013/08

DOI： 10.1016/j.elspec.2012.09.006 　

ISSN： 0368-2048

eISSN： 1873-2526
The electronic properties of Co nanowires on Cu(110)-p(2x3)N Peer-reviewed

Sebastian Wedekind, Fabio Donati, Hirofumi Oka, Guillemin Rodary, Dirk Sander, Juergen Kirschner

SURFACE SCIENCE　606　(21-22)　1577-1580　2012/11

DOI： 10.1016/j.susc.2012.06.007 　

ISSN： 0039-6028
Magnetization Reversal of Individual Co Nanoislands Peer-reviewed

S. Ouazi, S. Wedekind, G. Rodary, H. Oka, D. Sander, J. Kirschner

PHYSICAL REVIEW LETTERS　108　(10)　2012/03

DOI： 10.1103/PhysRevLett.108.107206 　

ISSN： 0031-9007
Magnetic Response and Spin Polarization of Bulk Cr Tips for In-Field Spin-Polarized Scanning Tunneling Microscopy Peer-reviewed

Marco Corbetta, Safia Ouazi, Jerome Borme, Yasmine Nahas, Fabio Donati, Hirofumi Oka, Sebastian Wedekind, Dirk Sander, Juergen Kirschner

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　51　(3)　2012/03

DOI： 10.1143/JJAP.51.030208 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Switching Fields of Individual Co Nanoislands Peer-reviewed

Sebastian Wedekind, Guillemin Rodary, Jerome Borme, Safia Ouazi, Yasmine Nahas, Marco Corbetta, Hirofumi Oka, Dirk Sander, Juergen Kirschner

IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS　47　(10)　3351-3354　2011/10

DOI： 10.1109/TMAG.2011.2141654 　

ISSN： 0018-9464
Spatially Modulated Tunnel Magnetoresistance on the Nanoscale Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Kun Tao, Sebastian Wedekind, Guillemin Rodary, Valeri S. Stepanyuk, Dirk Sander, Juergen Kirschner

PHYSICAL REVIEW LETTERS　107　(18)　2011/10

DOI： 10.1103/PhysRevLett.107.187201 　

ISSN： 0031-9007
New insights into nanomagnetism: spin-polarized scanning tunneling microscopy and spectroscopy studies Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Guillemin Rodary, Sebastian Wedekind, Pavel A. Ignatiev, Larissa Niebergall, Valeri S. Stepanyuk, Dirk Sander, Juergen Kirschner

SPINTRONICS IV　8100　2011

DOI： 10.1117/12.892459 　

ISSN： 0277-786X
Spin-Dependent Quantum Interference Within a Single Magnetic Nanostructure Peer-reviewed

H. Oka, P. A. Ignatiev, S. Wedekind, G. Rodary, L. Niebergall, V. S. Stepanyuk, D. Sander, J. Kirschner

SCIENCE　327　(5967)　843-846　2010/02

DOI： 10.1126/science.1183224 　

ISSN： 0036-8075
Characterization of tips for spin-polarized scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

G. Rodary, S. Wedekind, H. Oka, D. Sander, J. Kirschner

APPLIED PHYSICS LETTERS　95　(15)　2009/10

DOI： 10.1063/1.3246150 　

ISSN： 0003-6951
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy on c(3 root 2x root 2)R45 degrees-C-reconstructed Cr(001) thin-film surfaces Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Kazuhisa Sueoka

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　47　(7)　6099-6101　2008/07

DOI： 10.1143/JJAP.47.6099 　

ISSN： 0021-4922
Inhomogeneous surface electronic properties and charge ordering in epitaxial Fe3O4 films On MgO(001) Peer-reviewed

A. Subagyo, Y. Sasaki, H. Oka, K. Sueoka

PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS　244　(12)　4482-4485　2007/12

DOI： 10.1002/pssb.200777186 　

ISSN： 0370-1972
Carbon-induced superstructure on cr(001) thin-film surfaces Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Akira Nakai, Kazuhisa Sueoka

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS　46　(8B)　5602-5606　2007/08

DOI： 10.1143/JJAP.46.5602 　

ISSN： 0021-4922
Spin-polarized scanning tunneling microscopy and spectroscopy study of c(2x2) reconstructed Cr(001) thin film surfaces Peer-reviewed

H Oka, K Sueoka

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　99　(8)　2006/04

DOI： 10.1063/1.2173634 　

ISSN： 0021-8979
Local electronic properties of domain boundaries on c(2 x 2) Fe(001) thin film surfaces Peer-reviewed

Hirofumi Oka, Agus Subagyo, Kazuhisa Sueoka

INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOSCIENCE, VOL 5, NO 6　5　(6)　935-+　2006

DOI： 10.1142/S0219581X0600539X 　
Connection of herringbone ridges on reconstructed Au(111) surfaces observed by scanning tunneling microscopy Peer-reviewed

H Oka, K Sueoka

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS　44　(7B)　5430-5433　2005/07

DOI： 10.1143/JJAP.44.5430 　

ISSN： 0021-4922
Modified suface state of Cr(001) thin film surfaces observed by scanning tunneling spectroscopy

H. Oka, K. Sueoka

INTERMAG ASIA 2005: Digests of the IEEE International Magnetics Conference　192　2005
Atomic scale observation of domain boundaries on c(2 x 2) Fe(001) thin film surfaces Peer-reviewed

H Oka, A Subagyo, M Sawamura, K Sueoka, K Mukasa

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　41　(7B)　4969-4972　2002/07

DOI： 10.1143/JJAP.41.4969 　

ISSN： 0021-4922
Scanning tunneling spectroscopy of c(2 x 2) reconstructed Fe thin-film surfaces Peer-reviewed

H Oka, A Subagyo, M Sawamura, K Sueoka, K Mukasa

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　40　(6B)　4334-4336　2001/06

DOI： 10.1143/JJAP.40.4334 　

ISSN： 0021-4922
Scanning tunneling microscopy observation of epitaxial bcc-Fe(001) surface Peer-reviewed

A Subagyo, H Oka, G Eilers, K Sueoka, K Mukasa

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　39　(6B)　3777-3779　2000/06

DOI： 10.1143/JJAP.39.3777 　

ISSN： 0021-4922

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Misc. 10

Six Years in Germany

Hirofumi OKA

Hyomen Kagaku　38　(9)　481-482　2017
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.1380/jsssj.38.481 　

ISSN： 0388-5321
ドイツ（独）留学体験座談会

菅滋正, 松下雄一郎, 岡博文, 宮町俊生, 鈴木康光

日本物理学会誌　71　(5)　327-329　2016
Publisher: 一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/butsuri.71.5_327 　

ISSN： 2423-8872
Magnetization Reversal Mechanisms of Co Nanoislands

OKA Hirofumi, OUAZI Safia, WEDEKIND Sebastian, RODARY Guillemin, SANDER Dirk, KIRSCHNER J&uuml, rgen

Hyomen Kagaku　35　(7)　377-382　2014
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.1380/jsssj.35.377 　

ISSN： 0388-5321

More details Close

An outstanding challenging in nanomagnetism is the quantitative understanding of magnetization reversal process of nanostructures. We investigate the magnetization reversal of individual Co islands on Cu(111). We measure switching fields HSW of single Co islands using spin-polarized scanning tunneling microscopy/spectroscopy at 8 K. The switching field changes with island size. The switching field increases with size and reaches a maximum value of 2.4 T at a size of 5500 atoms, and decreases for larger islands. To discuss magnetization reversal processes, we extract the energy barrier &Delta;E for magnetization reversal as a function of island size. Our analysis reveals a crossover of the magnetization reversal from an exchange-spring behavior to domain wall formation with increasing size at around 7500 atoms.
Single Nanostructure : Spin-dependent quantum interference

Oka Hirofumi, Ignatiev Pavel, Wedekind Sebastian, Rodary Guillemin, Niebergall Larissa, Stepanyuk Valeri, Sander Dirk, Kirschner Jurgen

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(2)　793-793　2013/08/26
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
29pXK-6 Unoccupied Quantum Well States of Pb Islands on Cu(111) and 1T-TiS_2 Probed by STS

Suga S., Gliga Sebastian, Oka H., Leon Augusto, Sander Dirk, Kirschner Jurgen

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(1)　1009-1009　2013/03/26
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349
スピン偏極STM探針先端の原子構造と偏極度評価

永井滋一, 永井滋一, 畑浩一, 畑浩一, 岡博文, SANDER Dirk, KIRSCHNER Juergen

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　74th　2013

ISSN： 2436-7613
電界放出電子スピン分光法によるCr tip表面のスピン偏極度測定

永井滋一, 永井滋一, 松本直弥, 岩田達夫, 畑浩一, 畑浩一, 岡博文, SANDER Dirk, KIRSCHNER Juergen

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　59th　2012
Spatial Modulation of Spin Polarization within a Single Co Island

OKA Hirofumi, IGNATIEV Pavel A, WEDEKIND Sebastian, RODARY Guillemin, NIEBERGALL Larissa, STEPANYUK Valeri S, SANDER Dirk, KIRSCHNER Jurgen

Hyomen Kagaku　31　(9)　480-486　2010/09/10
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.1380/jsssj.31.480 　

ISSN： 0388-5321

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When electrons are confined to nanostructures, quantum interference takes place due to their wave-particle duality. Using spin-polarized scanning tunneling microscopy, we studied the influence of quantum interference of electrons on the spatial distribution of the spin polarization within a single magnetic nanostructure. We find changes in both the magnitude and sign of the spin polarization on a subnanometer scale. We compare our experimental results with ab initio calculations of the spin-resolved local density of states (LDOS). We find that the modulation of the spin-polarization at a given energy can be ascribed to the different magnitudes of spatially modulated majority states and non-modulated minority states contributing to the total LDOS.
Local observation of surface magnetic structures by using STM/STS

OKA H., SUBAGYO Agus, SUEOKA K.

28　149-149　2004/09/21
Temperature and rate dependence of the growth of Cu films on MgO(001)

Eilers G., Matsuura M., Oka H., Subagyo A., Sueoka K., Mukasa K.

Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　55　(2)　765-765　2000/09/10
Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)
ISSN： 1342-8349

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Research Projects 6

層間磁気結合による単分子磁石の磁気モーメントの制御

岡博文, 米田忠弘

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業基盤研究(B)

Category: 基盤研究(B)

Institution: 東北大学

2021/04/01 - 2024/03/31

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本研究の目的は、強磁性/非磁性/強磁性の金属多層膜で用いられる「層間磁気結合」を応用することで、単分子磁石に働く磁気結合の強さの制御法を確立することである。そこで、まず磁気結合の強さを調整できる基板の作製に取り組み、その表面構造を走査トンネル顕微鏡（STM）により明らかにした。次に、得られた基板に単分子磁石を吸着し、その吸着構造を明らかにした。具体的には、以下の項目に取り組んだ。（1）磁気結合の強さを調整できる基板の作製 Au(111)基板の清浄化、Coの蒸着、Auの蒸着、それぞれの項目毎にSTM観察を行った。その結果、Au(111)に特徴的なヘリンボーン構造と原子像の観察に成功し、Au(111)清浄面が得られていることを確認した。その後、Coを蒸着し、三角形状をもつ2原子層高さのCoアイランドがヘリンボーン構造の“エルボー”に周期的に形成されることを確認した。続けてAuを蒸着し、Auの蒸着量によりどのようにCo / Au(111)の表面がAuに覆われていくのかを明らかにした。この結果から、Auの蒸着量を調整することにより、Coと単分子磁石の間に挿入するAuの膜厚を調整できると考えられる。（2）単分子磁石TbPc2の蒸着上記（1）で作製したAu / Co / Au(111)基板に単分子磁石TbPc2を室温で蒸着しその吸着構造をSTM観察により明らかにした。Au(111)基板上と同様に、TbPc2はAu / Co / Au(111)基板上を拡散し、Au(111)やCoアイランドのステップエッジに多く吸着することがわかった。また、Auのテラス部分に吸着するTbPc2も小数であるが確認することができた。
スピン偏極STMによるキラル分子巨大スピンフィルター効果の微視的起源の解明

岡博文

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業挑戦的研究(萌芽)

Category: 挑戦的研究(萌芽)

Institution: 東北大学

2021/07/09 - 2023/03/31

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本研究の目的は、分子のキラリティに由来する巨大なスピンフィルター効果の微視的なメカニズムを解明するため、ローカルプローブであるスピン偏極走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて、分子のキラリティとスピン偏極度の相関を明らかにすることである。そこで、まずSTMによる表面構造観察から分子のキラリティを同定することができる試料を作製した。次に、その試料に対して、スピン偏極度を判別することができるスピン偏極STM測定を行った。具体的には以下の項目に取り組んだ。（1）キラル分子試料の作製システインにはD-システインとL-システインの鏡像異性体が存在し、スピンフィルター効果を示すと報告されていることから [Appl. Phys. Lett. 105, 242408 (2014)]、システインを本研究のキラル分子試料に用いた。室温でAu(110)基板にシステインを蒸着し、100度でアニールすると、2つのシステインからなるダイマーが形成され、そのダイマー構造がキラリティに依存することがわかった。また、D-システインとL-システインを共蒸着した試料においても、2種類のダイマー構造が共存することがわかり、STMによる表面構造観察からD-システインとL-システインを同定できることがわかった。（2）キラル分子のスピン偏極STM測定上記（1）で作製したD-システインとL-システインのダイマーが共存する試料において、Coを蒸着したW探針を用いて、スピン偏極STM測定を行った。しかしながら、システインダイマー上で測定したdI/dVスペクトルは磁場依存性を示さず、予想に反しシステインを通ってきた電子はスピン偏極していないことがわかった。
局所トンネル分光によるトポロジカルエッジ状態の検出

岡博文

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業新学術領域研究(研究領域提案型)

Category: 新学術領域研究(研究領域提案型)

Institution: 東北大学

2020/04/01 - 2022/03/31

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本研究は、高次トポロジカル絶縁体Bi(111)薄膜を用いて、膜厚変化による次元性の低下と外部磁場による時間反転対称性の破れによって発現する新たなトポロジカルエッジ状態を局所トンネル分光測定により観測することを目的としている。高次トポロジカル絶縁体Bi(111)薄膜の電子状態の膜厚依存性を調べるため、Si(111)基板にBi薄膜を作製し、低温走査トンネル顕微鏡（STM）によるBi薄膜表面の構造評価と微分コンダクタンス測定を行った。膜厚約100nmという比較的厚い膜では、原子レベルで平坦なテラスと、結晶構造の対称性を反映して120度の角度で曲がるステップエッジが薄膜表面に形成された。ステップの高さは約0.4nmで、先行研究と同様に、Bi薄膜が2層成長した。微分コンダクタンススペクトルにおいて、平坦なテラスの領域では観察されない約+180mVのピークがステップエッジでは観察された。また、そのピークの有無が、ステップが120度曲がる毎に変化することもわかり、先行研究で報告されている高次トポロジカル絶縁体のトポロジカルエッジ状態[Nat. Phys. 14, 918 (2018)]であることを確認した。膜厚を薄くすると、Bi薄膜の構造が変化し、(111)表面ではなく、黒リン(110)表面をもつことがわかった。このBi薄膜の構造の膜厚依存性により、超薄膜におけるトポロジカルエッジ状態の変化を議論するのは困難であると考えられる。一方、黒リン(110)表面をもつBi薄膜においてエッジに局在する電子状態を微分コンダクタンススペクトルにおいて発見した。今後、微分コンダクタンスのマッピングを行うことにより、その電子状態がどのようなエッジに存在するのかを明らかにしたい。
高スピン軌道相互作用酸化物ヘテロ構造での磁気スキルミオンの創出とナノスケール観察 Competitive

福村知昭

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費補助金挑戦的研究(萌芽)

2018/07 - 2020/03
時間分解スピン偏極STMによる強磁性ナノ構造におけるスピンダイナミクスの研究 Competitive

岡博文

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費補助金基盤研究(B)

2017/04 - 2020/03
スピン偏極STMによる強磁性ナノ構造におけるスピン依存散乱の研究 Competitive

岡博文

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費補助金若手研究(B)

2015/04 - 2017/03

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