| Project/Area Number |
16K04872
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Nanostructural physics
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Kondo Kenji 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50360946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植村 哲也 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20344476)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / 非可換ゲージ場 / スピントロニクス / 第一原理計算 / ワイル半金属 / スカーミオン / 高次トポロジカル絶縁体 / ラインノード半金属 / スピン軌道相互作用 / 特異点論 / スピンエレクトロニクス |
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| Outline of Final Research Achievements |
Many researchers have investigated quantum spin Hall effects（QSH） in honeycomb-materials like graphenes. However, they performed a calculation of electronic structures of QSH phase under the open boundary conditions, assuming that the shapes at the open boundaries (edges) are zigzag-type. This is because there exists a small gap at Fermi-level when you examine electronics structures of QSH phase of nanoribbons with armchair-type edges in detail. This fact suggests that the bulk-edge correspondence seems to be broken.
Generally, the QSH phase in bulk materials matches the QSH phase in nanoribbons according to the bulk-edge correspondence. However, we have found that the QSH phase in nanoribbons does not match the QSH phase in bulk materials with decreasing the widths.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ハニカム構造のジグザグ型のリボンとアームチェア型のリボンではQSH相に転移する条件が明らかに違い、ジグザグ型は、ほぼバルクでの計算と一致するがアームチェア型では、その幅が薄いほど、バルクの条件とは異なっている。このことはバルク・エッジ対応という原理はエッジの形状に影響されることを意味しており、基礎物理学的にとても重要である。また、実際にスピン素子を作製する時に、ナノリボンを使ったQSH効果を利用することを考えた場合、バルクでのQSH効果発現の条件は適用できないので、改めて、ナノリボン形状で計算しなくてはいけない事が分かった。この結果は産業上もスピン素子の性能を根本的に左右するので重要である。
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