2016 Fiscal Year Annual Research Report
Quantum spin transport in Rashba systems
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15H06133
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
井手上 敏也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90757014)
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| Project Period (FY) |
2015-08-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 非相反電荷輸送現象 / 空間反転対称性の破れ / スピン軌道相互作用 / 極性 / ラシュバ系 / カイラリティー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に観測に成功した、極性半導体BiTeBrにおける非相反電荷輸送現象（結晶の空間反転対称性の破れを反映して、ある特定の方向に磁場・電流を印加する場合、電流の正負の向きによって抵抗の値が異なる整流性が発現する現象）の研究を進め、様々なキャリア数を持つ試料で再現性を検証し、シグナルのキャリア数依存性や温依存性がラシュバ型バンド構造を仮定した単純なモデルで定量的に説明可能であることを見出した。得られた極性半導体における整流性の新原理の知見を論文としてまとめて出版した。
さらに、電流の非相反応答現象を極性半導体に限らず、空間反転対称性の破れたカイラルナノチューブへ拡張し、特にWS2カイラルナノチューブの電界誘起超伝導相において巨大な非相反電荷輸送現象が観測できることを発見した。上述極性半導体の場合とは異なり、カイラルナノチューブでは電流と磁場をどちらもチューブ軸方向へ印加した場合に電流の符号に対応した抵抗の差異が期待される。極性半導体BiTeBrにおける測定と同様、ロックイン測定の第二次高調波成分を測定することで、磁場印加下で有限の抵抗を示す超伝導相において、巨大な非相反超伝導応答を観測した。これは超伝導電流の非相反性の初めての報告であり、空間反転対称性の破れた超伝導体の機能性開拓を促す結果であると同時に、結晶対称性の破れに起因した巨大整流作用への新しい指針を得たと言える。また、WS2カイラルナノチューブの電界誘起超伝導相において、ロックイン測定の第一・第二次高調波成分のいずれにも、円筒構造に起因した特徴的な抵抗の量子振動現象が観測された。この結果は非相反超伝導電流が量子干渉効果の影響を受けることを示しており、今後、発見した超伝導の非相反現象の微視的起源を明らかにする重要な知見となり得る。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Superconductivity in a chiral nanotube2017
Author(s)
F. Qin, W. Shi, T. Ideue, M. Yoshida, A. Zak, R. Tenne, T. Kikitsu, D. Inoue, D. Hashizume, Y. Iwasa
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 3
Pages: 14465-1～6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Chiral superconducting transport in WS2 nanotube2017
Author(s)
Toshiya Ideue, Qin Feng, Wu Shi, Masaro Yoshida, Alla Zak, Reshef Tenne, Tomoka Kikitsu, Daishi Inoue, Daisuke Hashizume, Yoshihiro Iwasa
Organizer
XXXIst International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials
Place of Presentation
Hotel Sonnalp, Kirchberg in Tirol, Austria
Year and Date
2017-03-07
Int'l Joint Research
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