2018 Fiscal Year Annual Research Report
Optical Control and Engineering of Electronic Properties of Two-dimensional (2D) Materials
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17F17326
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
若林 克法 関西学院大学, 理工学部, 教授 (50325156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LIU FENG 関西学院大学, 理工学部, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | トポロジカル物質 / グラフェン / 原子膜物質 / ザック位相 / バレートロニクス / 電子デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素原子だけからなる一原子層膜であるグラフェンの発見以降、数原子分の厚みしかもたない原子層物質研究が盛んにおこなわれている。本研究課題では、原子層物質における特異な電子状態の探索とその設計、さらには、円偏向電磁場照射による電子状態制御とそこでの電子輸送特性の解明を目的としている。 特に、前者においては、トポロジカルな視点に基づく物質の設計について重点を研究を進めてきた。
前年度に引き続き、ポリアセチレンの電子物性の解析に用いられるSu-Schrieffer-Heeger(SSH)模型に着目した。この模型を2次元に拡張した2D SSH模型では、Vectored Zak位相とよばれるトポロジカル量によって、物質相の区別ができる。
本年度は特に、このアイデアをフォトニック結晶へ拡張することで、トポロジカル状態を実現し、新しいフォトニックデバイスが設計できる可能性を示した。さらに、高次トポロジカル状態にも着目し、試料のコーナーに局在状態が出現することを明らかにした。これにより、光の閉じ込め素子などへの応用が期待される。また、実験グループと共同研究を実施し、半導体フォトニック結晶におけるコーナー状態の出現機構を議論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、Zak位相を用いたトポロジカル状態の設計指針について、その理論的な基礎的な枠組みの構築に大きな進展があった。特に、高次トポロジカル状態に由来するコーナー状態の発現機構を解明するとともに、実験グループとの共同研究を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は研究課題の最終年度であるため、研究課題の取りまとめを中心に課題の遂行を行うとともに、未発表の研究成果やデータを論文等へ出版できるように整理を進める。また、高次トポロジカル状態に由来するコーナー状態の解析をさらに進め、実験グループとの共同研究を促進させる。
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