2019 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカル結晶絶縁体におけるトポロジカル状態の外場による変調とデバイス応用
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18H01857
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 昭夫 広島大学, 理学研究科, 教授 (00272534)
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | トポロジカル結晶絶縁体 / トポロジカル表面状態 / 鏡映対称性 / ディラック・コーン / 界面誘起磁化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、トポロジカル結晶絶縁体(TCI)であるSnTeにおいて外場の印加による対称性の破れがトポロジカル表面状態にどのような影響を及ぼすかを明らかにし、外場によるトポロジカル表面状態の制御に基づくデバイス機能実現の可能性を探索することを目的としている。実験では、SnTeおよび混晶の(Pb,Sn)Teの薄膜を分子線エピタキシー(MBE)により作製し、格子歪、電場、磁場などの外場の印加下でのトポロジカル表面状態を調べている。今年度は以下の研究を行った。
(1) 強磁性体との接合界面における磁化発現
SnTe上にFeを積層したヘテロ構造を作製し、トポロジカル表面状態に誘起される界面磁化を偏極中性子反射率(PNR)測定により調べた。界面に平行な向きに印加した磁場と平行・反平行方向のスピンの持つ中性子に対する反射率スペクトルの違いより、面内方向の磁化のプロファイルを解析した。その結果、ヘテロ界面からSnTe層内部に3-5A程度の深さに至るまで磁化が誘起されていることが明らかとなった。これはトポロジカル表面状態におけるディラック電子が、Fe層の局在磁気モーメントを介した相互作用の結果であると考えられる。
(2) Sbドープ(Pb,Sn)Te薄膜の表面状態
(Pb,Sn)Teにドナー性不純物としてSbをドープした薄膜に対して、角度分解光電子分光(ARPES)測定を行い、その表面状態を調べた。その結果、Pb/Sn組成比ならびにSbドーピング濃度の変化に伴い、表面のディラック・コーンがどのように変化するかを調べ、格子歪との関係について考察を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SnTe/Feの接合構造において界面における磁化の誘起を検出し、また(Pb,Sn)Te:Sb薄膜の表面状態の変化を明らかにしたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き、SnTeまたは(Pb,Sn)Teに外場の摂動を加える試料構造を作製し、外場の摂動が表面状態に及ぼす影響を調べる。
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[Presentation] 磁性トポロジカル絶縁体ヘテロ構造Mn,Te/Bi2Te3における磁性と構造2019
Author(s)
平原徹, 日下翔太郎, 深澤拓郎, 一ノ倉聖, 小林正起, 竹田幸治, 佐々木泰祐, 宝野和博, 白澤徹郎, 友弘雄太, 黒田眞司
Organizer
日本物理学会 2019年秋季大会
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[Presentation] Interfacial Magnetism Induced on the Surface of Topological Crystalline Insulator SnTe due to the Proximity Effect2019
Author(s)
Y. Tomohiro, T. Shimano, R. Ishikawa, R. Nakanishi, K. Watanabe, K. Akutsu, K. Iida, M. Mitome, R. Akiyama, S. Hasegawa, S. Kuroda
Organizer
第23回半導体スピン工学の基礎と応用
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