2020 Fiscal Year Research-status Report
ディラック電子をもつペロブスカイト酸化物ヘテロ接合によるトポロジカル超伝導の実現
| Project/Area Number |
19K15448
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
小畑 由紀子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (70826255)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | トポロジカル絶縁体 / 薄膜作製 / ヘテロ界面 / 鉄系超伝導体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ペロブスカイト型酸化物BaBiO3(BBO)において電子ドープによりワイドギャップトポロジカル絶縁体を実現し、さらにホールドープ型酸化物高温超伝導体Ba1-xKxBiO3とのヘテロ構造を用いてトポロジカル超伝導を実現することである。そのため、分子レベルで構造を設計・合成できるレーザー分子線エピタキシー（MBE）を用いて薄膜を作製し、放射光を用いたその場での角度分解光電子分光（in-situ ARPES）を用いてディラック電子の存在及びその超伝導状態を直接検証する。
初年度の課題のBBOへの電子ドープ代替策として酸素欠損を用いた手法を検討したが、酸化物薄膜作製用の真空チャンバーのメンテナンスのため未実施となった。一方で本研究の根本的な研究課題である近接効果によるトポロジカル超伝導接合界面の材料選択拡大のため、酸化物以外の材料探索を行った。近年、鉄系超伝導体FeSeにおいてホールドープ(p型)によるトポロジカル絶縁体状態の発現が予測された[Z. F. Wang, et al., Nat. Mater. 15, 968-973. (2016).]。超伝導体FeSeは電子ドープ側では超伝導状態(n型)であるため、ホールドープしたFeSeとのpn接を合用いたトポロジカル超伝導実現が可能となる。そこで第一段階として、パルスレーザー堆積法(PLD)を用いて、まずMgO基板上にノンドープのFeSe薄膜の作製を行い、界面の組成分析、界面の結晶構造解析、および輸送特性評価を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
今年度の第一課題であった酸素欠損を用いたBBOへの電子ドープが未実施となったため、この課題に対する進捗は無かった。一方で、酸化物以外の材料探索として鉄系超伝導体FeSe/MgOの薄膜作製、および界面構造評価、電子輸送特性評価を行い、界面の組成制御を行うことで良質な超伝導エピタキシャル薄膜が得られることが確認された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
酸素欠損を用いたBBOへの電子ドープを行うための酸化物薄膜作製用真空チャンバーの再立ち上げに排気系の抜本的な改良が必要だが、最終年度中に完了することが厳しい見込みである。よって、最終年度はFeSeを用いた材料探索に集中する。具体的には、近接効果によるトポロジカル超伝導を誘起させるために、トポロジカル絶縁体として代表的なBi2Se3を選び、FeSe/ Bi2Se3ヘテロ薄膜を作製する。
|
| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大の影響で学会参加の旅費が未使用になり、また物品購入の再検討も必要となったため、次年度使用額が生じた。次年度にて、試料準備に必要な高速昇温電気炉や、データ解析に用いるパソコン、ソフトウェアのラインセンス購入に使用予定である。
|
Research Products
(2 results)
