ARPESで探る固体の電子構造
―高温超伝導体からトポロジカル絶縁体―
本書は、電子状態を直接観測できる強力な実験手法である「角度分解光電子分光:ARPES」の基礎的なことと、高温超伝導体、グラフェン、トポロジカル絶縁体といった高機能物質の電子状態や物性の解明にARPESがどのよう役立っているかを、最近の研究も含めてわかりやすく解説したものである。難しい数式などは極力用いず、理系の学生が簡単に読みきることができるレベルの解説を目指した。本書がきっかけになって、より多くの人がARPESに興味を持ってもらえれば幸いである。
第1章 はじめに
第2章 角度分解光電子分光(ARPES)
2.1 ARPESの原理
2.1.1 外部光電効果
2.1.2 光電子分光
2.1.3 角度積分光電子分光
2.1.4 角度分解光電子分光(ARPES)
2.1.5 スピン分解光電子分光
2.2 ARPESの実験装置
2.2.1 装置全体の概要
2.2.2 光源
2.2.3 電子エネルギー分析器
2.2.4 スピン検出器
第3章 高温超伝導体
3.1 高温超伝導体の発見
3.2 高温超伝導体の電子構造
3.3 高温超伝導発現機構
3.3.1 超伝導ギャップ
3.3.2 擬ギャップ
第4章 鉄系高温超伝導体
4.1 鉄を含む超伝導体の発見
4.2 鉄系高温超伝導体の電子構造
4.2.1 フェルミ面のトポロジー
4.2.2 反強磁性秩序状態
4.2.3 超伝導ギャップ
4.3 原子層高温超伝導体
第5章 グラフェン
5.1 グラフェンとは
5.2 グラフェンの作成法
5.3 グラフェンの電子状態
5.4 超伝導グラフェン
5.5 ポストグラフェン
5.5.1 シリセン
5.5.2 遷移金属ダイカルコゲナイド
第6章 トポロジカル絶縁体
6.1 トポロジカル絶縁体とは
6.2 スピンテクスチャ
6.3 トポロジカル量子相転移
6.4 ディラックコーン制御
6.4.1 ディラック電子の質量制御
6.4.2 ディラックキャリア制御
6.4.3 ディラックコーンの混成制御
6.4.4 ディラックコーンの実空間制御
6.5 様々なトポロジカル物質
6.5.1 トポロジカル結晶絶縁体
6.5.2 トポロジカル半金属の種類
6.5.3 ディラック半金属
6.5.4 ワイル半金属
6.5.5 線ノード半金属
第2章 角度分解光電子分光(ARPES)
2.1 ARPESの原理
2.1.1 外部光電効果
2.1.2 光電子分光
2.1.3 角度積分光電子分光
2.1.4 角度分解光電子分光(ARPES)
2.1.5 スピン分解光電子分光
2.2 ARPESの実験装置
2.2.1 装置全体の概要
2.2.2 光源
2.2.3 電子エネルギー分析器
2.2.4 スピン検出器
第3章 高温超伝導体
3.1 高温超伝導体の発見
3.2 高温超伝導体の電子構造
3.3 高温超伝導発現機構
3.3.1 超伝導ギャップ
3.3.2 擬ギャップ
第4章 鉄系高温超伝導体
4.1 鉄を含む超伝導体の発見
4.2 鉄系高温超伝導体の電子構造
4.2.1 フェルミ面のトポロジー
4.2.2 反強磁性秩序状態
4.2.3 超伝導ギャップ
4.3 原子層高温超伝導体
第5章 グラフェン
5.1 グラフェンとは
5.2 グラフェンの作成法
5.3 グラフェンの電子状態
5.4 超伝導グラフェン
5.5 ポストグラフェン
5.5.1 シリセン
5.5.2 遷移金属ダイカルコゲナイド
第6章 トポロジカル絶縁体
6.1 トポロジカル絶縁体とは
6.2 スピンテクスチャ
6.3 トポロジカル量子相転移
6.4 ディラックコーン制御
6.4.1 ディラック電子の質量制御
6.4.2 ディラックキャリア制御
6.4.3 ディラックコーンの混成制御
6.4.4 ディラックコーンの実空間制御
6.5 様々なトポロジカル物質
6.5.1 トポロジカル結晶絶縁体
6.5.2 トポロジカル半金属の種類
6.5.3 ディラック半金属
6.5.4 ワイル半金属
6.5.5 線ノード半金属
