強いスピン軌道相互作用を有する強相関トポロジカル電子相における量子物性の開拓
| Project/Area Number |
19J22547
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増子 真 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | トポロジカル超伝導 / 非相反電荷輸送 / 薄膜 / ヘテロ構造 / 超伝導近接効果 / 分子線エピタキシー / トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Research at the Start |
トポロジカル絶縁体に代表されるトポロジカル電子相は従来の"自明な"物質における電子状態とは本質的に異なる電子状態である。トポロジカル絶縁体の最も特徴的な性質にバルク-エッジ対応による表面状態の発現があり、これまでの研究からエッジ状態は様々な非自明な物理現象を示すことが明らかになってきた。本研究では、トポロジカル絶縁体と超伝導体の接合界面が示す性質の多くが未開拓であることに着目し、分子線エピタキシー法によるトポロジカル絶縁体と超伝導体の高品位な人工多層膜の実現を第一目標にし、さらに作製した多層膜試料にデバイス加工技術や低温測定技術を適用することにより未知の界面現象の探索に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、トポロジカル絶縁体と超伝導体の接合系における新奇な電荷輸送現象の開拓とその機構解明を目的としている。前年度までに、トポロジカル絶縁体Bi2Te3と超伝導体PdTe2から成る薄膜積層構造の作製技術を確立した。Bi2Te3/PdTe2のようなトポロジカル絶縁体と超伝導体の接合系では、接合界面に超伝導近接効果によるトポロジカル超伝導が生じると期待されている。本研究では、この接合界面において空間反転対称性が破れていることに着目し、系の空間反転対称性の破れを敏感に捉える実験手法である非相反輸送測定を行った。実験の結果、Bi2Te3/PdTe2 接合系において面内磁場印加により明瞭な非相反信号を観測し、その温度依存性が理論的に期待される振る舞いと整合することを明らかにした。さらに、磁場を面直方向にわずかに傾けると非相反信号が符号反転を示すことを発見し、解析によりこの符号反転が磁場の面直成分の増加に伴う磁束の種類のクロスオーバーに対応して生じていることを解明した。これらの結果はBi2Te3/PdTe2接合系において近接効果が作用し、空間反転対称性の破れた超伝導の実現を示しており、界面におけるトポロジカル超伝導の発現を示唆している。本成果は、トポロジカル絶縁体/超伝導体接合系におけるトポロジカル超伝導およびマヨラナフェルミオンの実証に向けた基盤となるものであり、デバイス加工技術の適用によりさらに高度かつ精密な実験への発展が期待される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
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[Presentation] Nonreciprocal charge transport in a topological insulator Bi2Te3/superconductor PdTe2 thin film heterostructure2022
Author(s)
M. Masuko, M. Kawamura, R. Yoshimi, Y. Ikeda, R. Watanabe, J. J. He, D. Marienko, A. Tsukazaki, K. S. Takahshi, M. Kawasaki, N. Nagaosa, and Y. Tokura
Organizer
令和3年度 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
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[Presentation] トポロジカル絶縁体Bi2Te3/超伝導体PdTe2薄膜ヘテロ接合における非相反電荷輸送2022
Author(s)
増子真, 川村稔, 吉見龍太郎, 池田侑哉, 渡邊竜太, J. J. He, Denis Maryenko, 塚﨑敦, 高橋圭, 川﨑雅司, 永長直人, 十倉好紀
Organizer
第13回低温科学研究センター研究交流会
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[Presentation] トポロジカル絶縁体(Bi,Sb)2Te3／超伝導体PdTe2接合における非相反輸送現象2021
Author(s)
増子真, 池田侑哉, 渡邊竜太, 吉見龍太郎, 川村稔, 塚﨑敦, Denis Maryenko, 高橋圭, 川﨑雅司, 十倉好紀
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第12回低温科学研究センター研究交流会
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