2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
近藤絶縁体SmB6は近年トポロジカル絶縁体であることが報告され，注目を集めている．本研究ではトポロジカル絶縁体に電場を印可することでワイル半金属の実現を目指した．
エピタキシャル成長したSmB6の超薄膜をSi(100)基板上に製膜した．得られたSmB6薄膜はX線回折によりエピタキシャル成長を確認した．SmB6超薄膜にイオン液体を滴下し，電場印可によるワイル班金属状態の．+5 Vから-5 Vまでの範囲でゲート電圧を印可し，電圧印可下での2 K ～220 Kの範囲での抵抗測定を行った．この条件下では電界効果による抵抗の有意な変化は認められなかった．300 Kで電場を印可した場合6 K以下で抵抗の有意な変化が見られたが，この変化は非可逆的であり，電気化学反応によるものと結論付けた．
また，SmB6と通常の絶縁体であるSrB6, 半金属と報告されているCaB6の3種類の層を積層させた人工超格子SmB6/SrB6/CaB6の成膜に成功した．SmB6/SrB6/CaB6では反転対称性が破れており，積層方向に電場勾配が生じていると期待される．膜の構造と平坦性をX線回折，反射高速電子線回折(RHEED)，原子間力顕微鏡(AFM)，X線反射率により精査した．RHEEDとAFMの測定結果から，平坦性の高い膜が得られていることが明らかになった．X線回折から，c軸方向には結晶方位がそろっているが，面内方向には結晶方位がそろっていないc軸配向膜が得られていることが明らかになった．x線反射率から積層構造が実現していることを確認した．SmB6/SrB6/CaB6人工超格子の電気抵抗率を2-300 Kの範囲で測定したがワイル半金属状態を示唆する異常は見られなかった．また磁気抵抗においても顕著な異常は認められなかった．
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