東北大学研究者紹介 - 松下　ステファン悠

顔写真

マツシタ　ステフアンユウ

松下　ステファン悠

Stephaneyu Matsushita

所属

大学院工学研究科　工学教育院　工学教育企画研究部門

職名

助教

学位

博士（理学）（東北大学）
修士（理学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/7000017793

J-GLOBAL ID

201601007898230099

経歴 3

2022年4月～継続中

東北大学　大学院工学研究科　工学教育院
2020年4月～ 2022年3月

東北大学　材料科学高等研究所　助教
2015年～ 2020年3月

東北大学　大学院理学研究科物理学専攻　助教

研究キーワード 4

アントレプレナーシップ教育
高等教育
トポロジカル絶縁体
熱電効果

研究分野 1

ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性 /

受賞 4

東北大学青葉理学振興会賞

2015年3月　東北大学青葉理学振興会
東北大学総長賞

2015年3月　東北大学
第32回表面科学学術会講演奨励賞（スチューデント賞）

2013年5月　日本表面科学会
東北大学理学研究科物理学専攻賞

2012年3月　東北大学

論文 17

Magnetic field induced Anderson localization in the orbital-selective antiferromagnet BaMn2Bi2

Takuma Ogasawara, Kim-Khuong Huynh, Stephane Yu Matsushita, Motoi Kimata, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Denis Arčon, Katsumi Tanigaki

Physical Review B　106　(4)　2022年7月25日
出版者・発行元：American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.106.l041114 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969

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We report a metal-insulator transition (MIT) in the half-filled multiorbital antiferromagnet (AF) BaMn$_2$Bi$_2$ that is tunable by a magnetic field perpendicular to the AF sublattices. Instead of an Anderson-Mott mechanism usually expected in strongly correlated systems, we find by scaling analyses that the MIT is driven by an Anderson localization. Electrical and thermoelectrical transport measurements in combination with electronic band calculations reveal a strong orbital-dependent correlation effect, where both weakly and strongly correlated $3d$-derived bands coexist with decoupled charge excitations. Weakly correlated holelike carriers in the $d_{xy}$-derived band dominate the transport properties and exhibit the Anderson localization, whereas other $3d$ bands show clear Mott-like behaviors with their spins ordered into AF sublattices. The tuning role played by the perpendicular magnetic field supports a strong spin-spin coupling between itinerant holelike carriers and the AF fluctuations, which is in sharp contrast to their weak charge coupling.
未来を切り拓くアントレプレナー教育 : 学生自ら考える・国際共創・社会実装・世界を変える—産学連携企画「こんな『研究と教育』が面白い」アントレプレナー教育

森谷祐一, 松下ステファン悠, 加藤毅

化学と教育 = Chemistry & education　70　(10)　496-499　2022年
出版者・発行元：日本化学会
ISSN：0386-2151
Large negative magnetoresistance in the antiferromagnet BaMn2Bi2

Takuma Ogasawara, Kim-Khuong Huynh, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Denis Arcon, Motoi Kimata, Stephane Yu Matsushita, Kazumasa Nagata, Katsumi Tanigaki

PHYSICAL REVIEW B　103　(12)　2021年3月
出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC
DOI： 10.1103/PhysRevB.103.125108 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969

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A very large negative magnetoresistance (LNMR) is observed in the insulating regime of the antiferromagnet BaMn2Bi2 when a magnetic field is applied perpendicular to the direction of the sublattice magnetization. A high perpendicular magnetic field eventually suppresses the insulating behavior and allows BaMn2Bi2 to reenter a metallic state. This effect is seemingly unrelated to any field-induced magnetic phase transition, as measurements of magnetic susceptibility and specific heat did not find any anomaly as a function of magnetic fields at temperatures above 2 K. The LNMR appears in both current-in-plane and current-out-of-plane settings, and Hall effects suggest that its origin lies in an extreme sensitivity of conduction processes of holelike carriers to the infinitesimal field-induced canting of the sublattice magnetization. The LNMR-induced metallic state may thus be associated with the breaking of the antiferromagnetic parity-time symmetry by perpendicular magnetic fields and/or the intricate multiorbital electronic structure of BaMn2Bi2.
Large-proximity-induced anomalous Hall effect in Bi2-xSbxTe3-ySey/Cr2Ge2Te6 heterostructure prepared by film transfer method

Kazumasa Nagata, Stephane Yu Matsushita, Xing-Chen Pan, Kim-Khuong Huynh, Katsumi Tanigaki

PHYSICAL REVIEW MATERIALS　5　(2)　2021年2月
出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC
DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.5.024208 　

ISSN：2475-9953

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The magnetic proximity effect is one of the powerful approaches to realize quantum anomalous Hall effect in topological insulators (TIs) targeting at high temperatures. Various TI/ferromagnetic-insulator (FMI) heterostructures have extensively been investigated by using a van der Waals epitaxial growth technique of TI films grown on FMI substrates. However, FMI materials which can be used as a substrate are strictly limited due to the lattice mismatching between TI and FMI, not succeeding to boost the quantization temperature to be higher. Here, we show that a large anomalous Hall effect, comparable to the best value so far reported for the heterostructure interfaces fabricated by epitaxial growth techniques, is realized for Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3 (BSTS)/Cr2Ge2Te6 (CGT) heterostructure by transferring an epitaxially grown BSTS thin film floating on a ultrapure water directly on a CGT substrate (wet transfer method). The fundamental discussions about the nature of magnetic proximity effect were given in the aspect of the quality of the CGT substrate and the atomic orientation of the TI/CGT interface. The large magnetic proximity effect shown in our present studies can be applicable for a variety of FMI substrates and therefore can pave a route for promoting magnetic TIs both in basic science and applications.
Large thermopower in topological surface state of Sn-BSTS topological insulators: Thermoelectrics and energy-dependent relaxation times

Stephane Yu Matsushita, Kakeru Ichimura, Khuong Kim Huynh, Katsumi Tanigaki

PHYSICAL REVIEW MATERIALS　5　(1)　2021年1月
出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC
DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.5.014205 　

ISSN：2475-9953

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Topological surface Dirac states (TSDSs) generated in three-dimensional topological insulators (3D-TIs) are currently of significant interest for new science and advanced technologies. In contrast to many other thermoelectric materials, 3D-TIs exhibit a significant potential to achieve a large enhancement in thermoelectric power factor (PF = sigma S-2) due to their special topological symmetry. However, only limited experiments and discussions have been made so far for elucidating the thermoelectric properties of TSDS. Herein, we report a large S and PF observed for high-quality single-crystal flakes of Sn-Bi1.1Sb0.9TeS2 (Sn-BSTS). Accurate interpretations that the energy-dependent relaxation times tau(E) play an important role in thermoelectrical transport of 3D-TIs are provided. Among 3D-TIs, Sn-BSTS has the highest bulk insulation and shows intrinsic TSDS transport without bulk contributions, along with its hallmark of quantum integer Hall effect at high temperatures. Based on the longitudinal/transverse electrical transport and the thermoelectric coefficient, tau(E) proportional to E-0.21 is accurately deduced. As a consequence of the energy-dependent tau(E), a large enhancement in both S and PF is obtained (S = 58 mu V K-1 and PF = 5.0 mW m(-1) K-2 at 77 K), leading to a large increase of 160% for S and 280% for PF when compared to those of graphene at 77 K. The potential thermoelectric performance of the pure TSDS is discussed based on the Boltzmann transport equations.
Anisotropic surface phonon dispersion of a deuterium-terminated Si(110)-(1 × 1) surface studied by high-resolution electron-energy-loss spectroscopy and first-principles calculations: Isotope effect 査読有り

Kawamoto, E., Matsushita, S.Y., Okada, Y., Hu, C., Watanabe, K., Haga, K., Yamada, T., Suto, S.

Surface Science　692　121527-121527　2020年2月
出版者・発行元：Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.susc.2019.121527 　

ISSN：0039-6028
Ultrathin films of three-demensional topological insulators by vapor-phase epitaxy: Surface dominant transport in a wide temperature range as revealed by measurements of the Seebeck effect 査読有り

Stephane Yu Matsushita, Kim-Khuong Huynh, Katsumi Tanigaki

Physical Review B　99　(19)　195302　2019年5月
出版者・発行元：None
DOI： 10.1103/PhysRevB.99.195302 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Negative and positive magnetoresistance in the itinerant antiferromagnet BaMn2Pn2 (Pn=P, As, Sb, and Bi) 査読有り

Kim-Khuong Huynh, Takuma Ogasawara, Keita Kitahara, Yoichi Tanabe, Stephane Yu Matsushita, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Denis Arcon, Katsumi Tanigaki

Physical Review B　99　(19)　195111　2019年5月
出版者・発行元：None
DOI： 10.1103/PhysRevB.99.195111 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Quantum Hall effect of Dirac surface states of as-grown single crystal flakes in Sn0.02-Bi1.08Sb0.9Te2S without gate control 査読有り

Kakeru Ichimura, Stephane Yu Matsushita, Khuong Kim Huynh, Katsumi Tanigaki

Applied Physics Letters　115　(5)　052104　2019年
出版者・発行元：None
DOI： 10.1063/1.5112120 　

ISSN：0003-6951

eISSN：1077-3118
Thermoelectric properties of 3D topological insulator: Direct observation of topological surface and its gap opened states 査読有り

Stephane Yu Matsushita, Khuong Kim Huynh, Harukazu Yoshino, Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Katsumi Tanigaki

PHYSICAL REVIEW MATERIALS　1　(5)　054202　2017年10月
出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC
DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.1.054202 　

ISSN：2475-9953

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We report thermoelectric (TE) properties of topological surface Dirac states (TSDS) in three-dimensional topological insulators (3D-TIs) purely isolated from the bulk by employing single-crystal Bi2-xSbxTe3-ySey films epitaxially grown in the ultrathin limit. Two intrinsic nontrivial topological surface states, a metallic TSDS (m-TSDS) and a gap-opened semiconducting topological state (g-TSDS), are successfully observed by electrical transport, and important TE parameters [electrical conductivity (sigma), thermal conductivity (kappa), and thermopower (S)] are accurately determined. Pure m-TSDS gives S = -44 mu VK-1, which is an order of magnitude higher than those of the conventional metals and the value is enhanced to -212 mu VK-1 for g-TSDS. It is clearly shown that the semiclassical Boltzmann transport equation (SBTE) in the framework of constant relaxation time (tau) most frequently used for conventional analysis cannot be valid in 3D-TIs and strong energy dependent relaxation time tau(E) beyond the Born approximation is essential for making intrinsic interpretations. Although sigma is protected on the m-TSDS, kappa is greatly influenced by the disorder on the topological surface, giving a dissimilar effect between topologically protected electronic conduction and phonon transport.
Effects of the deposition rate on growth modes of Ag islands on the hydrogen-terminated Si(111)-(1x1) surface: The role of surface energy and quantum size effect 査読有り

Jungmin Kang, Toyoaki Eguchi, Erina Kawamoto, Stephane Yu Matsushita, Kenya Haga, Shino Kanagawa, Andrzej Wawro, Ryszard Czajka, Hiroki Kato, Shozo Suto

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　122　(9)　095303　2017年9月
出版者・発行元：AMER INST PHYSICS
DOI： 10.1063/1.5000699 　

ISSN：0021-8979

eISSN：1089-7550

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We have investigated the early stage of Ag island growth at 2 monolayer (ML) coverage on the hydrogen-terminated Si(111)-(1 x 1) surface using low-energy electron-diffraction (LEED) and scanning tunneling microscopy (STM) at room temperature. First, it is found that the Ag(10) LEED pattern varies from arc-like spots to three spots by changing the Ag deposition rate from 1.0 x 10(-1) (a fast deposition rate) to 1.1 x 10(-4) (a slow deposition rate) ML/s. Second, STM observation reveals that adsorbed Ag atoms grow into dome-like three dimensional (3D) clusters at the fast deposition rate and flat-top two dimensional (2D) islands at the slow deposition rate. Third, most abundant 2D islands show the 8 atomic layer height, which coincides with that obtained from the quantum size effect. The side structures of 2D islands agree well with those calculated from Wulff theory. We will discuss the exact nature of 3D clusters and 2D islands of Ag grown on the hydrogen-terminated Si(111)-(1 x 1) surface and these results indicate the possibility of using kinetic controlled growth to investigate the physics of crystal growth. Published by AIP Publishing.
Anisotropic electronic band structure of intrinsic Si(110) studied by angle-resolved photoemission spectroscopy and first-principles calculations 査読有り

MATSUSHITA Stephane Yu, TAKAYAMA Akari, KAWAMOTO Erina, HU Chunping, WATANABE Kazuyuki, TAKAHASHI Takashi, SUTO Shozo

Program/Abstracts of ISSS (CD-ROM)　96　(12)　2017年9月
出版者・発行元：None
DOI： 10.1103/PhysRevB.96.125302 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition 査読有り

Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Yosuke Satake, Khuong Kim Huynh, Phuoc Huu Le, Stephane Yu Matsushita, Katsumi Tanigaki

NANO LETTERS　17　(4)　2354-2360　2017年4月
出版者・発行元：AMER CHEMICAL SOC
DOI： 10.1021/acs.nanolett.6b05260 　

ISSN：1530-6984

eISSN：1530-6992

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Uniform and large-area synthesis of bulk insulating ultrathin films is an important subject toward applications of a surface of three-dimensional topological insulators (3D-TIs) in various electronic devices. Here we report epitaxial growth of bulk insulating three-dimensional topological insulator (3D-TI) Bi2-xSbxTe3-ySey (BSTS) ultrathin films, ranging from a few quintuple to several hundreds of layers, on mica in a large-area (1 cm(2)) via catalyst-free physical vapor deposition. These films can nondestructively be exfoliated using deionized water and transferred to various kinds of substrates as desired. The transferred BSTS thin films show good ambipolar characteristics as well as well-defined quantum oscillations arising from the topological surface states. The carrier mobility of 2500-5100 cm(2)/(Vs) is comparable to the high-quality bulk BSTS single crystal. Moreover, tunable electronic states from the massless to the massive Dirac fermion were observed with a decrease in the film thickness. Both the feasible large-area synthesis and the reliable film transfer process can promise that BSTS ultrathin films will pave a route to many applications of 3D-TIs.
Surface phonon dispersion on hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) surfaces studied by first-principles calculations 査読有り

Stephane Yu Matsushita, Chunping Hu, Erina Kawamoto, Hiroki Kato, Kazuyuki Watanabe, Shozo Suto

JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　143　(21)　214702　2015年12月
出版者・発行元：AMER INST PHYSICS
DOI： 10.1063/1.4936656 　

ISSN：0021-9606

eISSN：1089-7690

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We studied the lattice constants, surface-phonon dispersion curves, spectral densities, and displacement vectors of the hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) [H: Si(110)-(1 x 1)] surface using the first-principles calculations within the framework of density functional theory (DFT). The symmetry of the H: Si(110)-(1 x 1) surface belongs to the two-dimensional space group p2mg, which has two highly symmetric and orthogonal directions, (Gamma X) over bar and (Gamma X') over bar, with the glide planes along the (Gamma X) over bar direction. Because glide symmetry separates the even and odd surface phonon modes, we mapped the even surface modes in the first surface Brillouin zone (SBZ) and the odd surface modes in the second SBZ using the spectral densities and displacement vectors. The surface phonon modes were analyzed with respect to their physical origin, spatial localization properties, polarization, and the charge density of their electronic states. Our calculated surface phonon modes were in good agreement with recent high-resolution electron-energy-loss spectroscopy data in the first and second SBZs of the (Gamma X) over bar direction. In the SBZ of the (Gamma X') over bar direction, our calculated surface phonon modes agree well with the data in the energy region below 65 meV but are not satisfactorily compatible with those in the stretching and bending modes. In addition, we discuss the microscopic nature of the surface phonon dispersion of the H: Si(110)-(1 x 1) surface using the phonon eigen modes. (C) 2015 AIP Publishing LLC.
Morphology and atomic structure of hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) surfaces prepared by a wet chemical process 査読有り

Stephane Yu Matsushita, Erina Kawamoto, Kenya Haga, Taro Yamada, Shozo Suto

SURFACE SCIENCE　632　135-141　2015年2月
出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV
DOI： 10.1016/j.susc.2014.10.003 　

ISSN：0039-6028

eISSN：1879-2758

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We have measured the macroscopic and microscopic surface morphology of hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) [H:Si(110)-(1 x 1)] surfaces prepared by an improved wet chemical process. The observations were performed by high-resolution electron-energy-loss spectroscopy (HREELS), low-energy-electron diffraction (LEED), and scanning tunneling microscopy (STM). At macroscopic scale, it was found that the surface is a mono-hydride terminated surface with a two-dimensional p2mg space group, thus, being a well-defined H:Si(110)-(1 x 1) surface. At microscopic scale, elongated terraces were observed along the [1 (1) over bar0] direction reflecting surface anisotropy. The terraces extend in frames with sizes up to a few micrometers. We discussed the macroscopic and microscopic surface morphology by combining our LEED and STM results. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
Anisotropic surface phonon dispersion of the hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) surface: One-dimensional phonons propagating along the glide planes 査読有り

Stephane Yu Matsushita, Kazuki Matsui, Hiroki Kato, Taro Yamada, Shozo Suto

JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　140　(10)　104709　2014年3月
出版者・発行元：AMER INST PHYSICS
DOI： 10.1063/1.4867997 　

ISSN：0021-9606

eISSN：1089-7690

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We have measured the surface phonon dispersion curves on the hydrogen-terminated Si(110)-(1 x 1) surface with the two-dimensional space group of p2mg along the two highly symmetric and rectangular directions of (Gamma X) over bar and (Gamma X) over bar using high- resolution electron-energy-loss spectroscopy. All the essential energy-loss peaks on H: Si(110) were assigned to the vibrational phonon modes by using the selection rules of inelastic electron scattering including the glide-plane symmetry. Actually, the surface phonon modes of even-symmetry to the glide plane (along (Gamma X) over bar X) were observed in the first Brillouin zone, and those of odd-symmetry to the glide plane were in the second Brillouin zone. The detailed assignment was made by referring to theoretical phonon dispersion curves of Graschus et al. [Phys. Rev. B 56, 6482 (1997)]. We found that the H-Si stretching and bending modes, which exhibit highly anisotropic dispersion, propagate along (Gamma X) over bar direction as a one-dimensional phonon. Judging from the surface structure as well as our classical and quantum mechanical estimations, the H-Si stretching phonon propagates by a direct repulsive interaction between the nearest neighbor H atoms facing each other along (Gamma X) over bar, whereas the H-Si bending phonon propagates by indirect interaction through the substrate Si atomic linkage. (C) 2014 AIP Publishing LLC.
Preparation of clean and well-ordered hydrogen-terminated Si(1 1 0)-(1 × 1) surfaces and the measurements of vibrational modes 査読有り

S. Suto, K. Matsui, S. Y. Matsushita, H. Kato, H. Nakaya, T. Taoka, A. Kasuya, T. Yamada

Applied Surface Science　267　90-92　2013年2月15日

DOI： 10.1016/j.apsusc.2012.07.153 　

ISSN：0169-4332

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We propose electrochemical and wet chemical processes to prepare the clean and well-ordered hydrogen-terminated Si(1 1 0)-(1 × 1) surfaces, with our evaluation by low-energy electron-diffraction (LEED), high-resolution electron-energy-loss spectroscopy (HREELS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Clear (1 × 1) LEED patterns indicated the two-dimensional space group of p2mg. The intrinsic SiH bending and stretching modes and surface phonon modes, as well as hydrocarbon impurities were observed by HREELS. Among the procedures tested, the electrochemical etching in a NH4F solution yielded the best ordered surface. The wet chemical etching produced the clean samples suitable for HREELS measurements. © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

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MISC 79

Discover “Who do you want to grow into?” before thinking “What do you want to be?”

Stephane Yu Matsushita

Change Forward 2022, HASSO PLATTNER Institute of Design at Stanford.　2022年
Si(110)-(1×1)表面の非線形エッチング過程の解明

芳賀健也, 川本絵里奈, 川勝年洋, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　77　(1)　2022年

ISSN：2189-079X
3次元トポロジカル絶縁体BiSbTe2Sの表面状態に関する第一原理計算

圓谷貴夫, 山内邦彦, 松下ステファン悠, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　77　(2)　2022年

ISSN：2189-079X
東北大学のアントレプレナー教育の現状と将来像

池ノ上芳章, 森谷祐一, 松下ステファン悠

青葉工業会報　65　(5)　2021年12月
熱電物性の磁場依存性から見たトポロジカル絶縁体表面の輸送特性

松下ステファン悠, 永田一将, HUYNH Kim-Khuong, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　76　(2)　2021年

ISSN：2189-079X
転写法を用いて作成したBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3/Cr2Ge2Te6における磁気抵抗効果の観測

永田一将, 松下ステファン悠, PAN Xing-Chen, HUYNH Kim Khuong, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　76　(1)　2021年

ISSN：2189-079X
BaMn2Bi2における伝導率の磁場・温度に対するスケール

小笠原拓磨, HUYNH Khuong Kim, 松下ステファン悠, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　76　(1)　2021年

ISSN：2189-079X
熱電係数によるSn-Bi1.1Sb0.9Te2S表面状態の散乱機構の解明

松下ステファン悠, 市村翔, 永田一将, KIM Khuong Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　75　(1)　1266-1266　2020年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.75.1.0_1266 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
トポロジカル絶縁体薄膜におけるエネルギーギャップと熱電物性の相関の解明と新たな熱電変換材料の創生

松下ステファン悠

岩谷直治記念財団研究報告書　43　2020年

ISSN：0287-3532
転写法によるBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3/Cr2Ge2Te6ヘテロ構造の作製と異常ホール効果の観測

永田一将, 松下ステファン悠, PAN Xing-Chen, KIM Khuong Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　75　(2)　2020年

ISSN：2189-079X
遍歴反強磁性物資BaMn₂Pn₂(Pn:As,Sb,Bi)の巨大磁気抵抗

谷垣勝己, Khuong K. Huynh, 松下ステファン悠

東北大学極低温科学センターだより　(20)　11-15　2019年11月
出版者・発行元：東北大学極低温科学センター
BaMn2Bi2における面間輸送特性

小笠原拓磨, 松下ステファン悠, 田原大夢, 木田孝則, 萩原政幸, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集　74.2　1857-1857　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_1857 　

eISSN：2189-0803
有機半導体の熱電特性

QIU Lingwei, MATSUSHITA Stephane Yu, TANIGAKI Katsumi

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(1)　2019年

ISSN：2189-079X
BaMn2Pn2反強磁性体における負および正の磁気抵抗

HUYNH K. Khuong, OGASAWARA Takuma, KITAHARA Keita, MATSUSHITA Stephane Yu, TAHARA Taimu, KIDA Takanori, HAGIWARA Masayuki, TANIGAKI Katsumi

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　2019年

ISSN：2189-079X
3次元トポロジカル絶縁体Sn-BiSbTe2Sの電子輸送特性 II

市村翔, 松下ステファン悠, 永田一将, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(1)　1453-1453　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.1.0_1453 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3薄膜における熱電特性の膜厚依存性

永田一将, 松下ステファン悠, HUYNH Kim Khuong, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　1012-1012　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_1012 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Sn-Bi1.1Sb0.9Te2Sにおける表面ディラック電子による量子ホール効果とゼーベック係数

松下ステファン悠, 市村翔, 永田一将, HUYNH Kim-Khuong, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　1013-1013　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_1013 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Agナノクラスターにおけるプラズモンのエネルギー分散測定

山崎大輝, 三田雅典, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 江口豊明, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　2083-2083　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_2083 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
STM/STSによる水素終端Si(110)表面の局所電子状態評価

芳賀健也, 江口豊明, 松下ステファン悠, 福井邦虎, 伊藤隆, HU Chunping, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　2049-2049　2019年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_2049 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Ultrathin film of 3D topological insulators by vapor-phase epitaxy: Surface dominant transport in wide temperature revealed by Seebeck measurement

Stephane Yu Matsushita, Khuong Kim Huynh, Katsumi Tanigaki

2018年12月21日

DOI： 10.1103/PhysRevB.99.195302 　

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Realization of intrinsic surface dominant transport in a wide temperature region for a topological insulators (TIs) is an important frontier research in order to promote the progresses of TIs towards the future electronics. We report here systematic measurements of longitudinal electrical transport, Shubnikov-de-Haas (SdH) quantum oscillations, Hall coefficient (R_H^2D), and Seebeck coefficient as a function of film thickness (d) and temperature using high quality Bi2-xSbxTe3-ySey (BSTS) single crystal thin films grown by physical vapor-phase deposition. The thickness dependence of sheet conductance and Seebeck coefficient clearly show the suppression of semiconducting hole carriers of bulk states by reducing film thickness, reaching to the surface dominant transport at below dc=14 nm. Quantitative arguments are made as to how the contribution of itinerant carrier number (n) can be suppressed, using both R_H^2D (n_Hall^2D) and SdH (n_SdH). Intriguingly, the value of n_Hall^2D approaches to be twice of n_SdH below dc. While R_H^2D shows a negative sign in whole temperature region, a change from negative to positive polarity is clearly observed for S at high temperatures when d is thick. We point out that this inconsistency observed between R_H^2D and S is intrinsic in 3D-TIs and its origin is the large difference in carrier mobility between the bulk and the topological surface. We propose that Seebeck coefficient can become a convenient and powerful tool to evaluate the intrinsic carrier concentration for the topological surface in 3D-TIs even in the absence of magnetic field.
Itinerant antiferromagnetic BaMn$_2$Pn$_2$'s showing both negative and positive magnetoresistances

Kim-Khuong Huynh, Takuma Ogasawara, Keita Kitahara, Yoichi Tanabe, Stephane Yu Matsushita, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Denis Arčon, Katsumi Tanigaki

2018年11月15日

DOI： 10.1103/PhysRevB.99.195111 　

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We report the discovery of a novel giant magnetoresistance (GMR) phenomenon in a family of BaMn$_{2}$Pn$_{2}$ antiferromagnets (Pn stands for P, As, Sb, and Bi) with a parity-time symmetry. The resistivities of these materials are reduced by $60$ times in magnetic fields ($\vec{H}$'s), thus yielding the GMR of about $-98\%$. The GMR changes systematically along with the Pn elements, hinting that its origin is the spin orbit coupling (SOC) and/or $d$-$p$ orbital hybridization. A positive MR component emerging on top of the negative GMR at low temperatures suggests an orbital-sensitive magnetotransport as $\vec{H}$ suppresses the conduction of the electron-like carriers in the $d$-like band but enhances those of hole-like ones in the $d$-$p$ hybridized band. The anisotropy of the GMR reveals that the electrical conductivity is extremely sensitive to the minute changes in the direction of the antiferromagnetic moments induced by the parity-time breaking $\vec{H}$, which seems to be associated with a magnetoelectric effect in the dynamic regime of conduction electrons. We attribute the observed GMR to the non-trivial low energy band of BMPn's, which is governed by the parity-time symmetry and an magnetic hexadecapole ordering.
BaMn2Bi2におけるホール抵抗の面内磁場依存性

小笠原拓磨, HUYNH Khuong Kim, 松下ステファン悠, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(2)　2018年

ISSN：2189-079X
磁気多極性BaMn2Pn2(Pn=As,Sb,Bi)の巨大磁気抵抗

HUYNH K. Khuong, OGASAWARA Takuma, KITAHARA Keita, MATSUSHITA Stephane Yu, TAHARA Taimu, KIDA Takanori, HAGIWARA Masayuki, TANIGAKI Katsumi

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(2)　2018年

ISSN：2189-079X
BaMn2Bi2の磁化特性および熱特性

小笠原拓磨, HUYNH Khuong Kim, 松下ステファン悠, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(1)　2018年

ISSN：2189-079X
Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子輸送特性:量子振動とHall測定の比較から見た表面電子占有率の評価

松下ステファン悠, 市村翔, HUYNH Khuong Kim, 田邉洋一, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(1)　1185-1185　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.73.1.0_1185 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の熱電特性:電界効果を用いたフェルミ準位の制御とその影響

松下ステファン悠, HUYNH Khuong Kim, QUI Lingwei, 田邉洋一, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(2)　752-752　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.73.2.0_752 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
3次元トポロジカル絶縁体Sn0.02Bi1.08Sb0.9Te2Sの電子輸送特性:電気抵抗,ホール抵抗,磁気抵抗及びゼーベック係数の複合測定

市村翔, 松下ステファン悠, QIU Lingwei, 谷垣克己, 谷垣克己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(2)　754-754　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.73.2.0_754 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
水素終端Si(110)表面のエッチング過程 V:KS方程式による解析

川本絵里奈, 川勝年洋, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　73　(2)　1924-1924　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.73.2.0_1924 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
重水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン分散：第一原理計算によるフォノンバンド予測の可能性

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 岡田祐太, 胡春平, 渡辺一之, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　73　(0)　2348-2348　2018年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.73.1.0_2348 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
3次元トポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の熱電特性の直接観測

松下ステファン悠, HUYNH Khuong Kim, 吉野治一, TU Ngoc Han, 田邉洋一, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　72　(1)　2017年

ISSN：2189-079X
BaMn2Pn2(Pn=Mn,Sb,Bi)で観測される巨大磁気抵抗効果：合成と物性

小笠原拓磨, 北原慶汰, 平郡諭, 松下ステファン悠, 田邉洋一, 青山拓也, 大串研也, 木田孝則, 萩原政幸

日本物理学会講演概要集　72.2　1864-1864　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_1864 　

eISSN：2189-0803
水素終端Si(110)表面のエッチング過程IV:KS方程式による考察

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 川勝年洋, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　72　(1)　2017年

ISSN：2189-079X
Si(110)-(1×1)表面の異方的な電子バンド構造とホール有効質量:実験,理論,そして応用

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, HU C., 渡辺一之, 高橋隆, 高橋隆, 須藤彰三

表面科学学術講演会講演要旨集　37th　2017年
水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるAgクラスターの初期成長過程の運動学的制御と量子サイズ効果

姜正敏, 江口豊明, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, 加藤大樹, Wawro Andrzej, Czajka Ryszard, 須藤彰三

表面科学学術講演会要旨集　37　283　2017年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面真空学会
DOI： 10.14886/sssj2008.37.0_283 　

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蒸着速度1.7×10-4 ML/sにおいて、水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるAgクラスターは、量子サイズ効果により、高さ8 原子層に固定された平板状の島状構造であることをSTM観察から明らかにした。このクラスターは、（111）面に配向した単結晶であり、側面はウルフ図形を形成する。加えて、このクラスターが、基板表面に対して0º及び±11ºに配向することをLEED観察から明らかにした。
水素終端Si(111)-(1×1)表面におけるAg島状成長過程の運動学的制御

姜正敏, 江口豊明, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, 加藤大樹, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　72.1　(1)　2505-2505　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.1.0_2505 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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水素終端Si(111)-(1×1)表面上に成長するAg島構造の配向性や大きさが、蒸着速度に依存して大きく変化することを見出した。蒸着速度を遅くすると、Ag(111)-(1×1)表面を持った島構造が、基板表面の(1×1)構造に対し、0°及び±11°に配向することをLEEDにより確認した。このAg島構造は、高さ8 MLのフラットトップ型であることがSTM観察から分かった。
3次元トポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の熱電特性の直接観測

松下ステファン悠, 吉野治一, 田邉洋一, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集　72.1　(2)　1418-1418　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.1.0_1418 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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Bi_2-x_Sb_x_Te_3-y_Se_y_ (BSTS)は近年注目されているトポロジカル絶縁体（TI）の一つである。我々は気相法を用いて作製したBSTS超薄膜において、表面ディラック状態の電気伝導度、ゼーベック係数、及び熱伝導度の測定に成功した。これら熱電特性を表わす物理量の膜厚依存性を基に、TI表面の熱電性能について議論する。
高品質3次元トポロジカル絶縁体Bi2−xSbxTe3−ySey(BSTS)の気相エピタキシャル薄膜成長と物性

田邉洋一, 松下ステファン悠, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集　72.2　1053-1053　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_1053 　

eISSN：2189-0803
BaMn2Bi2 における磁気抵抗及びホール係数査読有り

小笠原拓磨, Hagiwara Masayuki, Tanigaki Katsumi, Huynh K. Khuong, Kitahara Keita, Heguri Satoshi, Matsushita Stephen Yu, Tanabe Yoichi, Ogushi Kenya, Aoyama Takuma, Kida Takanori

日本物理学会講演概要集　72　(0)　1866-1866　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_1866 　

ISSN：2189-079X
水素終端化Si(111)-(1x1)表面におけるAg原子の成長モードに及ぼす堆積速度の影響

KANG Jungmin, EGUCHI Toyoaki, KAWAMOTO Erina, MATSUSHITA Stephane Yu, HAGA Kenya, KANAGAWA Shino, WAWRO Andrzej, CZAJKA Ryszard, KATO Hiroki, SUTO Shozo

Program/Abstracts of ISSS (CD-ROM)　8th　2017年
Ag島状成長過程における量子サイズ効果の発現 I:蒸着速度依存性

KANG J., 江口豊明, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, WAWRO Andrzej, CZAJKA Ryszard, 加藤大樹, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　72　(2)　2228-2228　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_2228 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
磁場中輸送特性から見た3次元トポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子状態

田邉洋一, TU Ngoc Han, 佐竹遥介, HUYNH Kim Khuong, 松下ステファン悠, 谷垣勝己, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　72　(2)　1050-1050　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_1050 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
Si(110)-(1×1)表面の電子バンド構造：高分解能角度分解光電子分光法と第一原理計算査読有り

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, 胡春平, 渡辺一之, 高橋隆, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　72　(0)　2236-2236　2017年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_2236 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの成長過程

姜正敏, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 金川詩野, 加藤大樹, 須藤彰三

日本表面科学会東北・北海道支部講演会講演予稿集　2015　2016年
19pPSA-10 水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの成長過程 : 蒸着速度依存性

姜正敏, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 金川詩野, 加藤大樹, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　71　(1)　2515-2515　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_2515 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
22aBA-8 気相成長させたトポロジカル絶縁体Bi_<2-x>Sb_xTe_<3-y>Se_y薄膜の電子状態 : 輸送現象の膜厚依存性

松下ステファン悠, Ngoc Han Tu, 田邉洋一, Khuong Kim Huynh, 佐竹遥介, 渡部智貴, Le Huu Phuoc, 吉野治一, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集　71　1417-1417　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_1417 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
気相成長させたトポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子状態：輸送現象の膜厚依存性II

松下ステファン悠, Han Tu Ngoc, 田邉洋一, Huynh Khuong Kim, 渡部智貴, Phuoc Le Huu, 吉野治一, 谷垣勝己

日本物理学会講演概要集　71　(1)　1177-1177　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_1177 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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Bi_2-x_Sb_x_Te_3-y_Se_y_(BSTS)は近年注目されているトポロジカル絶縁体の一つである。我々は気相法を用いてBSTS薄膜を作製し、その電気抵抗とゼーベック係数を測定した。今回は、特に10 nm以下の超薄膜に焦点をあて、電気抵抗率とゼーベック係数の膜厚依存性についての観測結果をもとに、輸送現象の観点からBSTS薄膜の電子物性を議論する。
水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの成長過程III：蒸着速度依存性

姜正敏, 川本絵里奈, 松下ステファン悠, 芳賀健也, 金川詩野, 加藤大樹, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　71　(2)　2460-2460　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_2460 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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水素終端Si(111)-(1×1)表面上にAg原子を蒸着し、ナノクラスターの配向性を低速電子線回折法(LEED)により観察した。蒸着速度を遅くした際にAgクラスターのLEED回折図形が弧状のストリークから3つの点に分離した。蒸着速度低速化が、Agナノクラスターに存在する配向性の安定サイトに吸着しやすくすることを初めて観察した。膜厚を増やした際に安定サイト優位性を観察した。
水素終端Si(110)表面のエッチング過程III：KPZ方程式による考察

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 川勝年洋, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　71　(2)　2328-2328　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_2328 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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我々は，化学溶液処理法で作製する水素終端Si(110)の表面形態の高さ分布が，KPZ方程式に従うことを明らかにした．まず，水素終端Si(110)表面のエッチング過程を原子間力顕微鏡で観察した．そして，表面形態の高さ分布と時間発展の様子が，非線形方程式(KPZ方程式)で記述されることを示した．これは，表面形態を支配する力が，原子スケールではなく表面張力や弾性力というマクロな力であることを示している．
水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM観察III：電圧依存性

芳賀健也, 松下ステファン悠, 川本絵里奈, 松田卓也, 小方亨, 吾妻広夫, 伊藤隆, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　71　(2)　2409-2409　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_2409 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803

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水素終端Si(110)-(1×1)表面をSTMで観察した。電子状態の情報を得るために、Constant Current モードで電圧依存性を取得した。その結果を、DFTB計算をもとにした SPMシミュレータを開発し、解析を行った。その結果を報告する。
21aAJ-6 重水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン分散 : 実験と理論

岡田祐太, 川本絵里奈, 胡春平, 松下ステファン悠, 山田太郎, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　71　(0)　2597-2597　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_2597 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
21aAB-3 水素終端Si(110)-(1×1)表面の表面形態と原子構造

松下ステファン悠, 川本絵里奈, 芳賀健也, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(1)　2494-2494　2015年3月21日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_2494 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
21aAB-4 水素終端Si(110)-(1×1)表面のエッチング過程 : 水素終端Si(111)-(1×1)表面との比較

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 松田卓也, 小嶋昭太郎, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(1)　2495-2495　2015年3月21日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_2495 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノンII:実験と理論

松下ステファン悠, HU Chunping, 川本絵里奈, 加藤大樹, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　70　(2)　2015年

ISSN：2189-079X
18aPS-4 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM 観察 : 電圧依存性

松下ステファン悠, 松田卓也, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 伊藤隆, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(2)　2292-2292　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2292 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
19pCB-3 水素終端Si(110)-(1×1)表面の周期的なエッチング過程の考察

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(2)　2384-2384　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2384 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
水素終端Si(110)-(1×1)表面の平坦性と周期的エッチング過程

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

表面科学学術講演会要旨集　35　387-387　2015年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_387 　

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これまで我々は走査トンネル顕微鏡で水素終端Si(110)-(1×1)表面の原子像及びミクロなテラス構造を観察し、優れた平坦性を確認した[Surf.Sci.632 (2015) 135.]。今回は原子間力顕微鏡によるマクロな構造及びエッチング過程の観察を行った。その結果、マイクロメートルスケールでも平坦性に優れた表面を開発した。また周期的なエッチング過程を観察し、その過程の解明を行った。
24aAS-8 水素終端Si(110)-(1×1)表面の電子バンドの異方性と有効質量

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, 胡春平, 渡辺一之, 高橋隆, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(1)　2655-2655　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_2655 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
22aAE-4 水素終端Si(111)-(1×1)表面上のAgナノクラスターの配向性

金川詩野, 姜正敏, 松下ステファン悠, 川本絵里奈, 加藤大樹, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(1)　2596-2596　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_2596 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
19aCB-12 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM像の電圧依存性と電子状態との相関

松下ステファン悠, 松田卓也, 胡春平, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　70　(0)　2375-2375　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2375 　

ISSN：2189-079X

eISSN：2189-0803
9pPSA-111 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM観察(9pPSA 領域9ポスターセッション,領域9(表面・界面,結晶成長))

川口諒, 松下ステファン悠, 川本絵里奈, 芳賀健也, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(2)　663-663　2014年8月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.2.4.0_663_4 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
10aAS-10 水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン : 実験と理論(10aAS 表面界面ダイナミクス/水素ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 胡春平, 川本絵里奈, 加藤大樹, 山田太郎, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(2)　676-676　2014年8月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.2.4.0_676_2 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
7aAS-7 水素終端Si(110)-(1×1)表面の1次元電子状態(7aAS 表面界面電子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, 胡春平, 渡辺一之, 山田太郎, 高橋隆, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(2)　632-632　2014年8月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.2.4.0_632_4 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
7pAK-6 水素終端Si(111)-(1×1)表面上におけるAgナノクラスター成長過程(7pAK 結晶成長,領域9(表面・界面,結晶成長))

金川詩野, 加藤大樹, 松下ステファン悠, 川本絵里奈, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(2)　636-636　2014年8月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.2.4.0_636_1 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
30pAP-2 水素終端Si(110)-(1×1)面の作成法の改良と表面状態(30pAP 表面界面ダイナミクス,領域9(表面・界面・結晶成長))

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 加藤大樹, 山田太郎, 芳賀健也, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(1)　907-907　2014年3月5日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.1.4.0_907_4 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
28aAP-6 水素終端Si(111)-(1×1)表面上におけるAgナノクラスターの表面プラズモンの膜厚依存性(28aAP 表面局所光学現象,領域9(表面・界面・結晶成長))

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵里奈, Wawro Andrzej, Czajka Ryszard, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(1)　875-875　2014年3月5日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.1.4.0_875_4 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
水素終端Si(110)-(1×1)表面の周期的なエッチング過程

川本絵里奈, 松下ステファン悠, 加藤大樹, 山田太郎, 芳賀健也, 須藤彰三

日本表面科学会東北・北海道支部講演会講演予稿集　2013　2014年
水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン:実験と理論

松下ステファン悠, HU C., 川本絵里奈, 加藤大樹, 山田太郎, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　69　(2)　2014年

ISSN：1342-8349
LEEDおよびSTMで調べた水素終端Si(110)-(1×1)表面の形態および原子構造

MATSUSHITA Stephane Yu, KAWAMOTO Erina, HAGA Kenya, YAMADA Taro, SUTO Shozo

Program/Abstracts of ISSS (CD-ROM)　7th　2014年
28pJA-2 水素終端Si(110)-(1×1)表面の初期酸化過程(表面界面構造,領域9(表面・界面,結晶成長))

川本絵里奈, 新村紘和, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　68　(2)　832-832　2013年8月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.2.4.0_832_3 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
28pJB-4 水素終端Si(111)-(1×1)面上におけるAgナノクラスターの電子励起状態(表面局所光学現象,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵里奈, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　68　(2)　835-835　2013年8月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.2.4.0_835_1 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
29pXK-7 水素終端Si(111)-(1×1)面上におけるAgナノクラスターの表面プラズモンのエネルギー分散(29pXK 表面ナノ構造量子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵里奈, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　68　(1)　1010-1010　2013年3月26日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.1.4.0_1010_1 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
水素終端Si(111)-(1×1)表面の初期酸化過程

川本絵里奈, 新村紘和, 加藤大樹, 松下ステファン悠, 山田太郎, 須藤彰三

日本表面科学会東北・北海道支部講演会講演予稿集　2012　2013年
18pFN-3 水素終端Si(111)-(1×1)表面の初期酸化過程(18pFN 表面界面ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

新村紘和, 瀧川知昭, 加藤大樹, 松下ステファン悠, 山田太郎, Murugan P., 川添良幸, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　67　(2)　818-818　2012年8月24日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.67.2.4.0_818_1 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
26pBB-7 高品位水素終端Si(110)-(1×1)表面の表面フォノン(26pBB 表面界面ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 田岡琢己, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　67　(1)　953-953　2012年3月5日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.67.1.4.0_953_2 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
26pPSB-28 水素終端Si(110)-(1×1)表面のSTM観察(26pPSB 領域9ポスターセッション,領域9(表面・界面,結晶成長))

芳賀健也, 松下ステファン悠, 姜正敏, 梅津新, 新村紘和, 鈴木貴幸, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　67　(1)　962-962　2012年3月5日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.67.1.4.0_962_4 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
映進対称性を反映したH:Si(110)-(1×1)表面の表面フォノン分散

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 山田太郎, 須藤彰三

表面科学学術講演会要旨集　32　70-70　2012年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.32.0_70 　

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表面フォノンには表面の構造や結合状態が現れる。我々はH:Si(110)-(1×1)表面を開発し、その表面フォノン分散の測定に初めて成功した。測定にはHREELSを用い、第1、2ブリルアン・ゾーンで異なるモードを観測した。これは映進面によってフォノンの存在する波数領域がモード毎に異なるためである。講演では、理論計算の振動モデルとも比較し、映進面を反映した表面フォノンの特異な振動状態について考察する。
水素終端Si(111)及びSi(110)表面の初期酸化過程

新村紘和, 加藤大樹, 松下ステファン悠, 川本絵里奈, 山田太郎, 須藤彰三

表面科学学術講演会要旨集　32　105-105　2012年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.32.0_105 　

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高分解能電子エネルギー損失分光法を用いて、H:Si(111)-(1×1)表面とH:Si(110)-(1×1)表面の酸素吸着量に依存したスペクトル変化を観測した。その結果、各表面において酸素が吸着する過程を明らかにすることが出来た。本講演では、その吸着過程を比較することにより、酸素吸着における特徴の違いについて考察する。
22pHA-9 高品位水素終端Si(110)-(1×1)表面の開発と表面フォノンII(22pHA 表面界面ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 中矢博樹, 高田弘樹, 田岡琢己, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　66　(2)　922-922　2011年8月24日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.66.2.4.0_922_3 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803
24pWS-3 高品位水素終端Si(110)-(1×1)表面の開発と表面フォノン(24pWS 表面ダイナミクス・水素,ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

松井一記, 加藤大樹, 中矢博樹, 松下ステファン悠, 高田弘樹, 田岡琢巳, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本物理学会講演概要集　65　(2)　868-868　2010年8月18日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.65.2.4.0_868_1 　

ISSN：1342-8349

eISSN：2189-0803

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講演・口頭発表等 34

熱電物性の磁場依存性から見たトポロジカル絶縁体表面の輸送特性

松下ステファン悠, 永田一将, Kim-Khuong Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会　2021年9月22日
The large magnetoresistance in BaMn2Bi2 antiferromagnets and its possible origins

Kim-Khuong Huynh, Takuma Ogasawara, Stephane Yu Matsushita, Motoi Kimata, Time Tahara, Takanori Kida, Masayuki Hagiwara, Katsumi Tanigaki

日本物理学会2020年秋季大会　2020年9月10日
転写法によるBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3/Cr2Ge2Te6ヘテロ構造の作製と異常ホール効果の観測

永田一将, 松下ステファン悠, ing-Chen Pan, Kim Khuong Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会2020年秋季大会　2020年9月9日
熱電係数によるSn-Bi1.1Sb0.9Te2S表面状態の散乱機構の解明

松下ステファン悠, 市村翔, 永田一将, Kim Khuong Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会第75回年次会　2020年3月19日
Sn-Bi1.1Sb0.9Te2Sにおける表面ディラック電子による量子ホール効果とゼーベック係数

松下ステファン悠, 市村翔, 永田一将, K.K. Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会 2019年秋季大会　2019年9月10日
Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3薄膜における熱電特性の膜厚依存性

永田一将, 松下ステファン悠, K.K. Huynh, 谷垣勝己

日本物理学会 2019年秋季大会　2019年9月10日
Quantum hall effect and thermoelectric properties of surface Dirac states in Sn-Bi1.1Sb0.9Te2S crystal 国際会議招待有り

松下ステファン悠

Study of matter at Extreme Condition (SMEC2019)　2019年3月31日
Thermoelectric properties of organic semiconductors

Qiu Lingwei, 松下ステファン悠, 谷垣勝己

日本物理学会第74回年次会　2019年3月14日
3次元トポロジカル絶縁体Sn-BiSbTe2Sの電子輸送特性Ⅱ

市村翔, 松下ステファン悠, 永田一将, 谷垣勝己

日本物理学会第74回年次大会　2019年3月
3次元トポロジカル絶縁体Sn0.02Bi1.08Sd0.9Te2Sの電気輸送特性：電気抵抗、ホール抵抗、磁気抵抗及びゼーベック係数の複合測定

市村翔, 松下ステファン悠, 谷垣勝己

日本物理学会2018年秋季大会　2018年9月
Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の熱電特性：電界効果を用いたフェルミ準位の制御とその影響

松下ステファン悠, Kim-Khuong Huynh, 田邉洋一, 谷垣勝己

日本物理学会2018年秋季大会　2018年9月
Thermoelectric properties of the surface Dirac states of 3D topological insulators 国際会議招待有り

松下ステファン悠

6th World Congress and Expo on Nanotechnology and Materials Science　2018年4月16日
Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子輸送特性：量子振動とHall測定の比較から見た表面戦士占有率の評価

松下ステファン悠, 市村翔, Kim-Khuong Huynh, 田邉洋一, 谷垣勝己

日本物理学会第73回年次大会　2018年3月
Thermoelectric properties of ultrathin films of 3D Topological insulator 国際会議

松下ステファン悠

2017 EMN Meeting on 2D materials　2017年8月8日
3次元トポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の熱電特性の直接観測

松下ステファン悠, Tu Ngoc Han, 田邉洋一, Khuong Kim Huynh, 吉野浩一, 谷垣勝己

日本物理学会第72回年次会　2017年3月17日
Thermoelectric properties of ultrathin films of Bi2-xSbxTe3-ySey

Stephane Yu Matsushita, Khuong Kim Huynh, Harukazu Yoshino, Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Katsumi Tanigaki

American Physical Society March Meeting 2017　2017年3月13日
気相成長させたトポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子状態：輸送現象の膜厚依存性 II

松下ステファン悠, Ngoc Han Tu, 田邉洋一, Khuong Kim Huynh, 渡部智貴, Le Huu Phuoc, 吉野治一, 谷垣勝己

日本物理学会２０１６年秋季大会　2016年9月
気相成長させたトポロジカル絶縁体Bi2-xSbxTe3-ySey薄膜の電子状態：輸送現象の膜厚依存性

松下ステファン悠, Tu, Ngoc Han, 田邉洋一, Khuong Kim Huynh, 佐竹遥介, 渡部智貴, Le Huu Phuoc, 吉野治一, 谷垣勝己

日本物理学会第71回年次大会　2016年3月
水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノンII：実験と理論

松下ステファン悠, 胡春平, 川本絵里奈, 加藤大樹, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会秋季大会　2015年9月16日
水素終端Si(110)-(1x1)表面のSTM像の電圧依存性と電子状態との相関

松下ステファン悠, 松田卓也, 胡春平, 永田龍太郎, 川本絵里奈, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会秋季大会　2015年9月16日
水素終端Si(110)-(1×1) 表面の電子バンドの異方性と有効質量

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵里奈, 胡春平, 渡辺一之, 高橋隆, 須藤彰三

日本物理学会第７０回年次大会　2015年3月21日
Surface phonon dispersion of the hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) surface: Experiment and theory 国際会議

Stephane Yu Matsushita, C. Hu, E. Kawamoto, H. Kato, K. Watanabe, S. Suto

The 7th International Symposium on Surface Science　2014年11月
水素終端Si(110)-(1×1)表面の1次元電子状態

松下ステファン悠, 高山あかり, 川本絵理奈, 胡春平, 渡辺一之, 山田太郎, 高橋隆, 須藤彰三

日本物理学会2014年秋季大会　2014年9月
水素終端Si(110)-(1×1)表面のフォノン：実験と理論

松下ステファン悠, 胡春平, 川本絵理奈, 加藤大樹, 山田太郎, 渡辺一之, 須藤彰三

日本物理学会2014年秋季大会　2014年9月
水素終端Si(111)-(1×1)表面上におけるAgナノクラスターの表面プラズモンの膜厚依存性

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵理奈, A. Wawro, R. Czajka, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会第69回年次会　2014年3月
Surface phonon dispersion and the role of glide symmetry on the hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) surface 国際会議

S.Y. Matsushita, K. Matsui, H. Kato, T. Yamada, S. Suto

19th International Vacuum Congress / International Conference on Nanoscience and Technology 2013 and partner conferences　2013年9月
水素終端Si(111)-(1×1)面上におけるAgナノクラスターの電子励起状態

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵理奈, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会2013年秋季大会　2013年9月
水素終端Si(111)-(1×1)面上におけるAgナノクラスターの表面プラズモンのエネルギー分散

松下ステファン悠, 加藤大樹, 川本絵里奈, 山田太郎, 須藤彰三

日本物理学会第68回年次大会　2013年3月
映進面を反映したH:Si(110)-(1×1)表面の表面フォノン分散

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 山田太郎, 須藤彰三

第32回表面科学学術講演会　2012年11月
Dispersion of Surface Phonons on the Hydrogen-terminated Si(110)-(1×1) Surface 国際会議

S.Y. Matsushita, K. Matsui, H. Kato, T. Yamada, S. Suto

The 10th Japan-Russia Seminar Semiconductor Surfaces　2012年9月
映進面をもつH:Si(110)-(1×1)表面における表面フォノン

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 田岡琢己, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本表面科学会東北・北海道支部講演会　2012年3月
高品位水素終端Si(110)-(1×1)表面の表面フォノン

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 田岡琢己, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本物理学会第67回年次大会　2012年3月
高品位水素終端Si(110)-(1×1)表面の開発と表面フォノンⅡ

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 中矢博樹, 高田弘樹, 田岡琢己, 山田太郎

日本物理学会2011年秋季大会　2011年9月
水素終端Si(110)-(1×1)表面の作成法の開発と表面フォノンの研究

松下ステファン悠, 松井一記, 加藤大樹, 中矢博樹, 田岡琢己, 山田太郎, 粕谷厚生, 須藤彰三

日本表面科学会東北・北海道支部講演会　2011年3月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 5

多彩なデバイスデザインによるトポロジカル絶縁体の異常熱電物性の機構解明

松下ステファン悠

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2021年4月1日～ 2024年3月31日

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本研究の目的は、バルク絶縁性の高い3次元トポロジカル絶縁体（3D-TI）において、3D-TI/強磁性体ヘテロ構造やTIの多孔質化といった多彩なデバイスデザインを設計・作製し、表面ディラック電子に期待される高い熱電性能の発現とそのメカニズム解明を行うものである。本年度は、申請時の計画にあるように①電気伝導、ホール伝導、ゼーベック係数、ネルンスト係数の4物性同時測定システムの構築、②ヘテロ構造の熱電物性の詳細測定、③多孔質TIデバイスの作製とテスト測定の3点を行った。 ①の測定システムは構築を完了し、試験的に行ったBSTS薄膜の測定においては、従来の測定システムと一致した測定結果を得た。また、ゼーベック係数とネルンスト係数を磁場中で測定可能となったことで、電気伝導測定では微弱にしか見えなかった量子振動が明瞭に観測され、「熱電係数が輸送現象の本質的メカニズム解明の強力なツール」とした本研究申請時の言及を裏付ける結果を得た。 ②のヘテロ構造の測定では、表面ディラック電子の伝導が支配的な20nm程度の薄膜において、低温域で抵抗が上昇する振る舞いや、非常に強い量子振動をゼーベック係数で観測するなど、強磁性体による磁気近接効果の影響と思われる結果を複数観測した。また、ネルンスト係数においては、通常の膜では数μVの大きさであったものが、ほとんどゼロとなるなど、ヘテロ構造化により大きく変化する振る舞いを観測した。 ③の多孔質ＴＩについては、50nm程度のバルク伝導の寄与が支配的な膜厚領域において、金属的な伝導特性を示す測定結果を観測した。先行の理論研究においては、多孔質化による表面積増大によって、厚い膜厚においても表面伝導が支配的になり得るとされており、本測定の結果はそれを示唆するものであると考えている。
トポロジカル物質の特異な電子・スピン状態と熱電物性との相関の解明競争的資金

松下ステファン悠

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究機関：Tohoku University

2018年4月～ 2020年3月

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本研究は、Bi2-xSbxTe3-ySey（BSTS）結晶の薄膜に対し、その熱電物性の測定から、TI表面における電子の特異なスピン状態とその熱電物性との相関を実験的に解明することを目的としている。本年度は、前年度に引き続きBSTS薄膜の熱電物性の膜厚依存性を測定すると共に、薄膜と強磁性絶縁体CGTとのヘテロ構造（BSTS/CGT）を作製し、磁気近接効果による表面ギャップの実現に取り組んだ。膜厚依存性では、当初計画の膜厚5 nm以下での測定は実施できなかったが、10 nm前後の膜厚で多数の試料の熱電測定を行い、試料毎のキャリア密度（n）とゼーベック係数（S）との間に、ディラック電子の線形バンドにより、S∝√nの特異な相関関係を見出した。これは通常の放物線バンドと異なる。また、以前の4nm試料の結果とも合わせたところ、表面ギャップによってこの相関が変化することも明らかにした。強磁性体とのヘテロ構造は、当初予定の単分子磁性体膜の蒸着が技術的に困難であったために、計画を変更し、BSTSをCGTへ転写する手法を試みた。結果、BSTS/CGTにおいて、表面ギャップにより生じる異常ホール効果の観測に成功した。また、BSTSの膜厚によって磁気近接効果の強さが変調し、ギャップが膜厚20nmを境に消失することも明らかにした。熱電測定に関しては現在測定を進行中である。研究当初予定に対し、磁性体薄膜についてはまだ課題が残っているものの、転写法によるBSTS/CGTヘテロ構造で異常ホール効果の観測に成功した意義は非常に大きい。これにより、熱電測定に適した大面積試料が得られた。更に、現在主に行われている蒸着法と違い、転写法では任意の基板を選択できるため、今後はCGT以上の絶縁性・強磁性を持つ物質を基板に用いて研究を遂行できる。これらは基礎・応用の両面で、今後のTI研究を促進するものと期待される。
トポロジカル絶縁体表面の熱電物性の直接観察とその解明競争的資金

松下ステファン悠

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

研究機関：Tohoku University

2017年4月～ 2020年3月

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本研究課題では、非常に高いバルク絶縁性を持つBi2-xSbxTe3-ySeyとSn-Bi1.08Sb0.9Te2Sの2つの3次元トポロジカル絶縁体（3D-TI）単結晶薄膜を用いて、3D-TI表面のディラック電子の熱電物性の測定、およびその熱電輸送メカニズムの解明を行った。高品位試料の作製に成功したことにより、それぞれの単結晶薄膜において表面ディラック電子の熱電輸送観測に初めて成功し、通常の金属状態や、現在研究されている他の2次元材料を上回る熱電性能を有すること、超薄膜化によってさらなる熱電性能の向上すること、それらが表面電子の特異な電子緩和時間に起因することを明らかにした。
トポロジカル絶縁体薄膜におけるエネルギーギャップと熱電物性の相関の解明と新たな熱電変換材料の創生競争的資金

松下ステファン悠

2018年4月～ 2019年3月

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本研究課題では、現在までに提案されている幾つかの3D-TIにおける熱電変換理論のなかでも、表面ディラックバンドにエネルギーギャップが発現した際（ギャップ型3D-TI）におけるZT値の増大の可能性とそのメカニズムの解明を実験的立場から行なうことを目的とする。具体的には、高いバルク絶縁性を示す3D-TIであるBi2-xSbxTe3-ySey結晶の高品位薄膜を作製し、その熱電物性（電気抵抗率、ゼーベック係数、熱伝導率）の測定から、メカニズムの解明とZT値向上のための指針を示すことを目指す。
3次元トポロジカル絶縁体BSTS薄膜を用いた表面ディラック電子系の熱電物性の直接観測をその解明競争的資金

松下ステファン悠

2017年4月～ 2018年3月

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本研究では、トポロジカル絶縁体の表面状態の熱電物性（電気伝導度σ、熱伝導度κ、ゼーベック係数S）を直接観測し、その性質を明らかにすることを目的としている。そのためには、固体内部（バルク）の影響を可能な限り小さくする必要がある。そこで、バルク絶縁性の高いトポロジカル絶縁体であるBi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3（BSTS）を研究の対象とする。また、試料を薄膜化することでバルクの割合を小さくし、表面の情報をより顕在化させる。これらによって表面状態の直接観測が可能になると期待される。

担当経験のある科目(授業) 1

物質理工学概論　東北大学大学院

学術貢献活動 1

Japan-Europe Entrepreneurship Synergy Days（JP-EU ESD）

2021年2月17日～ 2021年3月2日

学術貢献活動種別: 大会・シンポジウム等