| Project/Area Number |
21K03433
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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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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Masashi Arita 広島大学, 技術センター, 技術専門職員 (20379910)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 角度分解光電子分光 / 一軸歪印可 / 外場印可 / トポロジカル物質 / CDW / トポロジカル絶縁体 / 一軸応力印加 / トポロジカル相転移 / 高次トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Research at the Start |
鏡対称性に守られたトポロジカル金属表面状態を持つトポロジカル結晶絶縁体に対し、一軸応力印加を行う。それにより格子定数が変化した場合に、バンド反転が解けることで発現するトポロジカル相転移や、系の対称性が変化した場合に発現するトポロジカル表面状態の変化を角度分解光電子分光法（ARPES）により、その場観測を行う。また対称性が破れてもトポロジカル絶縁体の物質端に状態が残留する、新しい物質概念である高次トポロジカル絶縁体のヒンジ状態についてARPESを用いて観測を行う。これらにより、一軸応力印加によるトポロジカル相転移や高次トポロジカル表面状態を調べ、この物質系での新しい物理的知見を得ることを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The aim of this study was to observe changes in the electronic structure of the material by applying uniaxial strain to the crystal lattice and using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). For Pb1-xSnxTe, it was difficult to observe topological phase transitions by applying uniaxial strain. Consequently, we developed three uniaxial strain holders for use with ARPES measurement: substrate strain type, piezoelectric device type, and screw type uniaxial strain holders. Using these holders, we successfully observed changes in the electronic structure of the charge density wave material 1T-TaS2 and the topological insulator Bi2Te3 under uniaxial strain.
The developed uniaxial strain sample holders for ARPES measurements can be widely used by collaborative researchers in ARPES apparatus equipped at our undulator beamline. In the environment established through this research project, it has become possible to perform ARPES measurements under various external fields.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ARPESは、超高真空中で行う表面敏感な測定手法であるため、外場印可下で測定は難易度が高いが、この研究課題を通し放射光ARPES装置において一軸歪印可のARPES測定手法を確立できた。一軸歪印可ARPES測定を用い、CDW物質1T-TaS2のCDW抑制やトポロジカル絶縁体Bi2Te3の歪誘起で新しいトポロジカル表面状態の変化をとらえることができた。
さらに、試料ホルダに電極を装備させたことで、ホルダ上で電気回路を組むことができ、電場や電流、磁場印可測定の可能性を広げ、国内で初めて放射光高分解能ARPESビームラインで、複数の外場印可測定を可能にした。今後、実際のデバイス開発に応用でき得る。
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