2017 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導体／ハーフメタル界面を用いたマヨラナフェルミオンの探索
| Project/Area Number |
16J03208
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
藤原 弘和 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
|
| Keywords | ハーフメタル強磁性体 / トポロジカル超伝導体 / スピン角度分解光電子分光 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．ハーフメタル強磁性体上CrO2上での超伝導体薄膜作製及び評価
本年度はCrO2上のNb薄膜の成長様式を決定し、薄膜作製装置の改良を行なった。CrO2の表面清浄化を行うために電子衝撃加熱ステージを備えたマニピュレータの建設と動作チェックを行なった。
２．ハーフメタル強磁性体CrO2の熱ゆらぎによるスピン偏極率減少の起源解明
CrO2のエネルギー分解したスピン偏極率の詳細な温度変化測定から、昨年度発見した電子・スピン状態の温度変化について、温度領域を拡大して測定することにより詳細な温度変化を明らかにした。この結果は、ハーフメタル特有の多体相互作用によるものと考えられる。さらに観測されたスピン偏極率の減少の起源を検証するためにバンド構造の観測を行ない、該当する波数空間で期待される電子構造の変化を観測することに成功した。このハーフメタル特有の多体相互作用がハーフメタル物質において普遍的に生じるか否かを検証するために、別のハーフメタル強磁性体候補物質であるCoS2にも拡大して研究を開始した。現在までにCoS2の３次元的なフェルミ面、バンド構造、及びスピン構造を観測することに成功し、電子相関を取り入れていない第一原理計算から予想される電子構造との相違点があることを明らかにした。
３．トポロジカル超伝導体候補物質NbxBi2Se3の電子状態研究
本年度はトポロジカル超伝導体候補物質NbxBi2Se3の共同研究にも参加しARPESによりトポロジカル状態の検証を行った。Nbドープ量を増加させるとx=0.25以上でHc2が急激に大きくなるとともに結晶構造がBiSe構造に変化することを明らかにした。さらに、x=0.25の試料に対する角度分解光電子分光測定によって表面ディラックバンドを観測し、トポロジカルに非自明な状態が維持されていることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１．ハーフメタル強磁性体上CrO2上での超伝導体薄膜作製及び評価
CrO2上のNb薄膜の成長様式が２次元的であると解明した。さらにCrO2の表面清浄化を行うための電子衝撃加熱ステージを備えたマニピュレータを建設し動作チェックを行った。
２．ハーフメタル強磁性体CrO2の熱ゆらぎによるスピン偏極率減少の起源解明
80 K以上の温度でCrO2が示すスピン偏極率の減少について、温度領域を拡大して測定することでそのスピン脱偏極の起源がハーフメタル特有の多体相互作用であることを明確に示すことに成功した。この結果は学術論文にまとめ現在投稿中である。
３．NbxBi2Se3の電子状態を解明し、x=0.25のBiSe構造を持った試料においてトポロジカルに非自明な状態が維持されていることを明らかにした。この結果は国際科学雑誌Physical Review Bから出版された。
以上より当初の計画以上に研究が進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．ハーフメタル強磁性体上CrO2上での超伝導体薄膜作製及び評価
電子衝撃加熱ステージを備えたマニピュレータの動作確認によって見つかった不具合について原因を特定し対処する予定である。さらにCrO2上にNbを島状成長させるためにNbの低温蒸着や、Ptバッファー層の導入を行う予定である。
２．CrO2の電子状態の温度変化を高分解能角度分解光電子分光によって調べる。実験は放射光施設Photon Factoryで行い、３次元的なフェルミ面及びバンド構造の温度変化を詳細に決定することでハーフメタル特有の多体相互作用による電子状態の変化を波数空間分解して明らかにする。さらに、昨年度より進めているハーフメタル強磁性体候補物質CoS2の電子状態研究を進める。すでに観測に成功した電子構造を電子相関を取り入れた電子構造計算と比較することで、電子相関を取り入れていない第一原理計算との相違点ついて考察を進める。そのために岡山大学Jeschkeグループと共同研究を進める予定である。
|
-
[Journal Article] Direct observation of double valence-band extrema and anisotropic effective masses of the thermoelectric material SnSe2018
Author(s)
T. Nagayama, K. Terashima, T. Wakita, H. Fujiwara, T. Fukura, Y. Yano, K. Ono, H. Kumigashira, O. Ogiso, A. Yamashita, Y. Takano, H. Mori, H. Usui, M. Ochi, K. Kuroki, Y. Muraoka, and T. Yokoya
-
Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 57
Pages: 010301
DOI
Peer Reviewed
-
-
[Journal Article] Evolution of the remnant Fermi-surface state in the lightly doped correlated spin-orbit insulator Sr2-xLaxIrO42017
Author(s)
K. Terashima, M. Sunagawa, H. Fujiwara, T. Fukura, M. Fujii, K. Okada, K. Horigane, K. Kobayashi, R. Horie, J. Akimitsu, E. Golias, D. Marchenko, A. Varykhalov, N. L. Saini, T. Wakita, Y. Muraoka, T. Yokoya
-
Journal Title
Physical Review B
Volume: 96
Pages: 041106(R)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
