2016 Fiscal Year Annual Research Report
New approach of thermoelectric research of chalcogenide superlattices
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15K13527
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 圭 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (90469932)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / カルコゲナイド化合物薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で提案している手法であるトポロジカル絶縁体薄膜の積層構造合成の実験を行った。強磁性トポロジカル絶縁体薄膜を用いた積層化研究が非常に良く進展しているので、引き続き実験に注力した。
強磁性トポロジカル絶縁体では上下二つの表面状態が磁化している。上下の強磁性保持力を変えて磁化の反平行状態を作ることを目的に次のような構造をつくった。基板に1nmの(Bi,Sb)2Te3、2nm Cr12%-(Bi,Sb)2Te3、5nm (Bi,Sb)2Te3、2nm Cr12%-(Bi,Sb)2Te3。この上下で非対称な構造の磁化曲線を測定したところ、異なる保持力の強磁性体を二つ足し合わせた磁化曲線になった。この積層薄膜の磁気輸送特性を測定したところ、磁化が反平行状態になる磁場領域で、sxy、sxxともにゼロになる新しい状態が実現することが分かった。この絶縁体状態はアクシオン絶縁体と呼ばれる状態であり、トポロジカル絶縁体の新しい電磁場応答を研究する舞台になると期待できる。
このように、非磁性トポロジカル絶縁体と磁性トポロジカル絶縁体を積層させるという本研究計画で提案した手法により、前年度はまず量子異常ホール効果の観測温度を大幅に向上させ、また、反転対称性の破れによりジャロシンスキー・守谷相互作用によるネールタイプのスキルミオン構造に安定化されトポロジカルホール効果と呼ばれる異常ホール効果が発現することを見出した。今年度は磁化の反平行状態による新しい量子絶縁体状態の実現に成功した。
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