2018 Fiscal Year Annual Research Report
Explorarion of novel device technology based on topological electronic states
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16H03847
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
笹川 崇男 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (30332597)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / トポロジカル半金属 / トポロジカル超伝導体 / 新物質探索 / 新機能探索 / 単結晶 / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピントロニクスから量子コンピューティングまで次世代電子デバイスへの利用が期待される「トポロジカルな電子状態をもつ物質」について、新物質の開拓、そこから生まれる新奇な量子現象や機能の探索に取り組んだ。
①トポロジカル絶縁体：Bi4I4が、結晶の特定の面にしかトポロジカル表面電子状態をもたない「弱い」トポロジカル絶縁体であることを確立することに成功した。温度履歴により通常絶縁体とトポロジカル絶縁体のスイッチング機能も有することも見出した。この成果はNature誌に掲載された。加えて、遷移金属ダイカルコゲン化合物において、トポロジカル電子状態が出現する一般則を第一原理計算から見出し、実験検証することにも成功した。この成果はNature Materials誌に掲載された。
②トポロジカル半金属：非磁性物質にもかかわらず、超巨大な磁気抵抗効果を示すトポロジカル半金属物質を複数発見し、単結晶の純良性と超巨大磁気抵抗の関連性などを明らかにした。その成果として、WTe2においては14Tにおいて10万倍もの変化を引き起こすことに成功した。また、InBiにおいては、強いスピン軌道相互作用によって出現するバルクにおけるＤｉｒａｃ電子状態の出現が起源であることも突きとめた。
③トポロジカル超伝導体：第一原理電子状態計算を活用して、複数の有力な候補物質を提唱し、単結晶試料を用いた実験検証を進めた。β-PdBi2 (Tc ~ 5.4K)、α-PdBi2 (Tc ~ 1.7 K)、α-PdBi (Tc ~ 3.6 K)、PdTe2 (Tc ~ 1.7 K)、PbTaSe2 (Tc ~ 3.8 K)、NiBi3 (Tc ~ 4.1 K)、RhBi3 (Tc ~ 3.3 K)、SrxBi2Se3 (Tc ~ 2.6 K) などについて、常伝導状態および超伝導状態の詳細について実験検証が進んだ。
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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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Research Products
(70 results)
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[Journal Article] Discovery of Switchable Weak Topological Insulator State in Quasi-one-dimensional Bismuth Iodide2019
Author(s)
R. Noguchi, T. Takahashi, K. Kuroda, M. Ochi, T. Shirasawa, M. Sakano, C. Bareille, M. Nakayama, M. D. Watson, K. Yaji, A. Harasawa, H. Iwasawa, P. Dudin, T. K. Kim, M. Hoesch, S. Shin, R. Arita, T. Sasagawa, and Takeshi Kondo
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Journal Title
Nature
Volume: 566
Pages: 518-534
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ubiquitous Formation of Bulk Dirac Cones and Topological Surface States from a Single Orbital Manifold in Transition-metal Dichalcogenides2018
Author(s)
M.S. Bahramy, O.J. Clark, B.-J. Yang, J. Feng, L. Bawden, J. M. Riley, I. Markovic, F. Mazzola, V. Sunko, D. Biswas, S. P. Cooil, M. Jorge, J.W.Wells, M. Leandersson, T. Balasubramanian, J. Fujii, I. Vobornik, J. Rault, T. K. Kim, M. Hoesch, K. Okawa, M. Asakawa, T. Sasagawa, T. Eknapakul, W. Meevasana, and P.D.C. King
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Journal Title
Nature Materials
Volume: 17
Pages: 21-28
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Fermiology and Superconductivity of Topological Surface States in PdTe22018
Author(s)
O.J. Clark, M.J. Neat, K. Okawa, L. Bawden, I. Markovic, F. Mazzola, J. Feng, V. Sunko, J.M. Riley, W. Meevasana, J. Fujii, I. Vobornik, T.K. Kim, M. Hoesch, T. Sasagawa, P. Wahl, M.S. Bahramy, and P.D.C. King
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 120
Pages: 156401/1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Magnetic States of the Weakly Ferromagnetic Iron-based Superconductor Sr2VFeAsO3-d studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism2018
Author(s)
M. Horio, Y. Takeda, H. Namiki, T. Katagiri, Y.K. Wakabayashi, S. Sakamoto1, Y. Nonaka, G. Shibata, K. Ikeda, Y. Saitoh, H. Yamagami, T. Sasagawa, and A. Fujimori
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn
Volume: 87
Pages: 105001/1-2
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Weak topological insulator state in quasi-one-dimensional bismuth iodide observed by surface-selective nano-ARPES2019
Author(s)
R. Noguchi, T. Takahashi, K. Kuroda, M. Ochi, T. Shirasawa, M. Sakano, C. Bareille, M. Nakayama, M. D. Watson, K. Yaji, A. Harasawa, H. Iwasawa, P. Dudin, T. K. Kim, M. Hoesch, S. Shin, R. Arita, T. Sasagawa, and Takeshi Kondo
Organizer
American Physical Society 2019 March Meeting
Int'l Joint Research
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