電子状態解析に基づくトポロジカル物質相の探索
Publicly Offered Research
| Project Area | Discrete Geometric Analysis for Materials Design |
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| Project/Area Number |
18H04472
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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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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | ワイル半金属 / ディラック半金属 / スピン分解光電子分光 / ワイル半金属絶縁体 / トポロジカル絶縁体 / 光電子分光 / スピン分解ARPES / 線ノード半金属 / ARPES |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ARPES実験の更なる高精度・高効率化、また将来のpump-probe実験のための準備として、準CWレーザー光源の立ち上げとAREPS装置への導入を行なった。ARPES装置の電子フォーカス点の許容誤差は励起光のスポットがスリットと同程度以下(典型的には0.2 mm)となると大変厳しくなることから、測定時の試料の３次元座標を厳密に保つために、試料のモニタリングシステムを導入し試料位置制御の高精度化した。さらに、レーザー出力と試料上のスポットの高安定化のために、共鳴成分の監視システム、光学調整機構の可視化・自動化、湿度対策、清浄化対策、振動対策などを行い、装置全体の性能を向上させた。以上の結果、微小試料においてARPESバンド測定の空間依存性などの実験に成功することができた。
これら装置開発と並行して、トポロジカル半金属や関連物質について、高分解能ARPES実験を行った。線ノード型のトポロジカル半金属の表面バンドについて確立する目的で、結晶構造にグライド対称性をもつZrGeXc(Xc=S,Se,Te)において軟X線AREPS実験を行い、３次元バルク線ノード構造の観測に成功した。さらに高分解能ARPES実験の結果、全ての物質において共通して表面Dirac-node-arc電子バンドを観測した。以上の結果から、この表面状態が結晶のもつグライド対称性に起因したトポロジカルな電子状態であるとの示唆を得た。また、超伝導秩序と表面ディラック電子状態の関わりを調べるために、３次元トポロジカル絶縁体TlBiSe2の上に超伝導Pb薄膜を成長させ高分解能ARPES実験を行なった結果、Pbの量子化井戸準位がTlBIiSe2の表面バンドと混成し、さらに超伝導相において超伝導ギャップを形成することを見出した。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元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
(40 results)
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[Presentation] トポロジカル絶縁体/ファンデルワールス強磁性体ハイブリッドの高分解能ARPES2019
Author(s)
加藤剛臣, 伊東直洋, 佐藤匠, 中田優樹, 菅原克明, 相馬清吾, 中山耕輔, 高橋隆, 塩見雄毅, 齊藤英治, 佐藤宇史
Organizer
日本物理学会 2019年秋季大会
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Author(s)
東北放射光施設推進会議推進室
Total Pages
344
Publisher
アグネ技術センター
ISBN
9784901496957
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Author(s)
高桑 雄二
Total Pages
368
Publisher
講談社サイエンティフィク
ISBN
9784065140475
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