2020 Fiscal Year Research-status Report
Fabrication of Wyle semimetal by topological insulator/insulator artificial superlattice
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19K03751
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
宍戸 寛明 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80549585)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ワイル半金属 / 近藤トポロジカル絶縁体 / 人工超格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半金属CaB6と近藤トポロジカル絶縁体SmB6および通常の絶縁体SrB6が積層した人工超格子SrB6/SmB6/CaB6を作製した．SrB6/SmB6/CaB6の積層構造は3回繰り返した．SrB6, SmB6, CaB6各層の厚みは同じにした．また，酸化しやすいと考えられるCaB6層を最も下層とし，その上にSmB6層，更に上にSrB6層を積層した．
得らえた人工超格子の面間方向のX線回折からは，明瞭なピークは得られなかった．しかしながら面内方向のX線回折結果から，110の弱いピークは確認できた．またX線反射率から何らかの積層構造が形成されているのは確認できた．X線反射率の結果を完全に再現することには成功しておらず，超格子構造の同定には至っていない．以上の結果から，結晶性は低いながらもある程度の積層構造の作製には成功したと考えらえる．
得られた膜の電気抵抗率の温度依存性は降温と共にゆるかやかに上昇するもので，SmB6に特徴的な極低温で抵抗率がほぼ一定になる振る舞いは観測されなかった．
また，近藤トポロジカル絶縁体SmB6薄膜においてイオン液体を用いて電気二重層トランジスタを形成し電界を-8 Vから+8 V まで印加した．電界の印可により空間反転対称性が破れることが期待できる．電界印可による電子状態の変化を調べるため，抵抗率の温度依存性を測定した．しかしながら抵抗率の変化は見られず，10 K以下の低温で抵抗率の温度依存性がに鈍り，一定値を示す特徴的な振る舞いにも何ら変化は見られなかった．これが本質的なものか，実験上の問題に起因するものかは明確ではない．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウィルスの流行に伴う緊急事態宣言の発令に伴い，実験が完全にストップした．また，試料育成を行っているクリーンルームの空調が故障し，6月-10月の期間，成膜を一切行うことが出来なかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
SrB6/SmB6/CaB6人工超格子を成膜し，より良好な膜を得られる成膜条件を探索する．
また，これまでに成功しているSmB6/SrB6人工超格子を成膜する．このような２層膜では空間反転対称性が破れていないが，イオン液体により強い電界を印可することで空間反転対称性を破りワイル半金属の実現を目指す．あるいは，磁場印可により時間反転対称性を破ることでワイル半金属の実現を試みる．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの流行にともなう緊急事態宣言と，成膜を行っているクリーンルームの空調故障により約7か月実験がストップした．また，新型コロナウィルス対策のため，旅費を全く使えなかった．
試料の成膜と実験を積極的に行う．そのための寒剤料金，基板購入費，材料購入費，装置保守関連費用として使用する．
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