Atomic scale observations of a strongly correlated topological insulator by spin and orbital resolved STM
Project/Area Number |
19H02595
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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Research Institution | Nagoya University (2020-2021) The University of Electro-Communications (2019) |
Principal Investigator |
Miyamachi Toshio 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (10437361)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小森 文夫 東京工業大学, 物質理工学院, 研究員 (60170388)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
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Keywords | トポロジカル絶縁体 / 走査トンネル顕微鏡 / 近藤効果 / スピン / スピン偏極STM / 電子相関 / トポロジカル近藤絶縁体 |
Outline of Research at the Start |
強い電子相関を示し、極低温で金属絶縁体転移を起こすYbB12は近年、トポロジカル近藤絶縁体として理論的に予測され、強相関電子系特有の新奇なトポロジカル量子現象の発現が期待されている。そこで、本研究では、走査トンネル顕微鏡を用いてYbB12の表面状態を3次元(面直・面内方向)に軌道・スピン分解してその起源や発現機構を原子スケールで解明し、強相関トポロジカル絶縁体を将来的なデバイス応用に繋げるための基盤研究を行う。
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Outline of Final Research Achievements |
We performed spin and orbital resolved STM measurements for YbB12, which is a promising candidate as a topological Kondo insulator. The purpose of this work was to understand the origin of spin-polarized surface states of YbB12 by STM in terms of electron correlations. We first optimized surface preparation conditions and realized large-area and atomically homogeneous YbB12 surface. Orbital-resolved STM observations on this surface in combination with STM Imaging of quasiparticle interference enable to discuss the roles of s, p, d, f orbitals on the emergence of metallic surface states both from real-space and momentum-space. We further performed spin polarized STM to investigate the spin polarization of YbB12 surface.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究によって、トポロジカル近藤絶縁体候補物質YbB12の金属表面状態をSTMによりスピン・電子軌道ごとに分解して評価できることが明らかになった。このことは、強相関電子系特有の新奇なトポロジカル量子現象の発現が期待される系においてSTMが新規機能性の発現機構を理解する上で強力な手法であることを示している。本研究成果によって、強相関トポロジカル絶縁体のみならず、表面数原子層の様々な電子軌道のスピンが物性を担い、かつ将来のデバイス応用が見込まれる系の新しい研究展開が期待できる。
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Report
(4 results)
Research Products
(43 results)
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[Journal Article] Electronic structure of 3°-twisted bilayer graphene on 4H-SiC(0001)2021
Author(s)
Takushi Iimori, Anton Visikovskiy, Hitoshi Imamura, Toshio Miyamachi, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kazuhiko Mase, Kan Nakatsuji, Satoru Tanaka, Fumio Komori
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Journal Title
Physical Review Materials
Volume: 5
Issue: 5
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Spatial Control of Charge Doping in n-Type Topological Insulators2021
Author(s)
Sakamoto Kazuyuki、Ishikawa Hirotaka、Wake Takashi、Ishimoto Chie、Fujii Jun、Bentmann Hendrik、Ohtaka Minoru、Kuroda Kenta、Inoue Natsu、Hattori Takuma、Miyamachi Toshio、Komori Fumio、Yamamoto Isamu、Fan Cheng、Kr?ger Peter、Ota Hiroshi、Matsui Fumihiko、Reinert Friedrich、Avila Jos?、Asensio Maria C.
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 21
Issue: 10
Pages: 4415-4422
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Twisted bilayer graphene fabricated by direct bonding in a high vacuum2020
Author(s)
Hitoshi Imamura, Anton Visikovskiy, Ryosuke Uotani, Takashi Kajiwara, Hiroshi Ando, Takushi Iimori, Kota Iwata, Toshio Miyamachi, Kan Nakatsuji, Kazuhiko Mase, Tetsuroh Shirasawa, Fumio Komori, Satoru Tanaka
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 13
Issue: 7
Pages: 075004-075004
DOI
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[Presentation] 大面積数度ツイストグラフェンの電子状態2021
Author(s)
飯盛拓嗣, 今村均, 宮町俊生, 服部琢磨, 中辻寛, 北村未歩, 堀場弘司, 間瀬一彦, Visikovskiy Anton, 田中悟, 小森文夫
Organizer
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Organizer
19th International Conference on Solid Films and Surfaces
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