Investigation on the device application of photo-induced doped topological insulator
Publicly Offered Research
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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| Project/Area Number |
17H05211
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University (2018)
Chiba University (2017) |
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Principal Investigator |
坂本 一之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70261542)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | ナノ構造物理 / 光誘起ドーピング / トポロジカル絶縁体 / スピントロニクス / 表面物性 / 表面・界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル絶縁体の応用利用に不可欠である、ナノメートルスケールでの電荷ドーピングが簡便にできる、これまで報告のない全く新しい光誘起ドーピング方法を見出し、その機構を解明した。H2O雰囲気下において、わずかに炭素で汚染されたBi2Se3にSeの内殻準位を励起するのに十分エネルギーの高い光を照射すると試料にホールがドープされる。このホール注入の活性サイトは最外層Seと1層目Biの間で、3つのBiの重心位置に吸着した酸素であり、ドーパント形成サイトは表面上に吸着したエチレン分子であることを明らかにした。また、同様の光誘起ドーピングがBi2Te3や TlBiSe2でも確認されたことから、この手法の普遍性も明らかにした。
光誘起ドーピングは研究代表者が所有するスピン・角度分解光電子分光装置と国内外の放射光施設で行なった。ホール注入はトポロジカル絶縁体のディラック点の束縛エネルギー変化から求め、ドーパントおよびドーパント形成サイトに関する情報は内殻光電子分光、光電子回折と走査トンネル顕微鏡より得た。ドーパントの吸着サイトはO 1s内殻準位からの光電子回折パターンをシミュレーションで得たパターンと比較することによって求め、ドーパント形成サイトは試料の劈開に用いたスコッチテープからの放出ガス成分を質量分析器より求めた結果と走査トンネル顕微鏡と第一原理計算より得た結果を比較することで明らかにした。光誘起ドーピングの安定性に関しては、超高真空中で光誘起ドーピングした試料を一度大気圧下に置き、12時間以上後に真空槽に戻すことで確認した。
また、主課題以外にも、本新学術領域に参加することで新しく始めた金ナノ粒子の電子状態解明に関する共同研究において、ナノ粒子では5d軌道の電子状態が金のバルク固体と大きく異なることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Controlled Modification of Superconductivity in Epitaxial Atomic Layer-Organic Molecule Heterostructures2017
Author(s)
S. Yoshizawa, E. Minamitani, S. Vijayaraghavan, P. Mishra, Y. Takagi, T. Yokoyama, H. Oba, J. Nitta, K. Sakamoto, S. Watanabe, T. Nakayama, and T. Uchihashi
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Journal Title
Nano Lett.
Volume: 17
Issue: 4
Pages: 2287-2293
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Electronic properties of thallium single crystal thin film2017
Author(s)
M. Iwaoka, K. Koga, Y. Yaoita, Y. Zhang, Y. Sassa, J. Fujii, Y. Yoshida, Y. Hasegawa, S. Ichinokura, R. Akiyama, S. Hasegawa, and K. Sakamoto
Organizer
33rd European Conference on Surface Science (ECOSS 33)
Related Report
Int'l Joint Research
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