2021 Fiscal Year Research-status Report
強相関トポロジカル物質の表面三角格子におけるバレー偏極が誘起する新奇電子構造
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20K03859
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
大坪 嘉之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 次世代放射光施設整備開発センター, 主任研究員 (70735589)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / 近藤絶縁体 / トポロジカル近藤絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温において強い電子相関（近藤効果）の影響により金属絶縁体転移を示す近藤絶縁体の中でも、その絶縁体相の３次元（バルク）電子状態のパリティ固有値として非自明な値を持つトポロジカル近藤絶縁体(TKI)は電子相関とトポロジーの協奏効果による新奇低次元電子状態発現が期待されて多くの注目を集めている。
このようなトポロジカル電子系に対して、グラフェン等の２回回転の対称性を持たない２次元系で現れるバレー偏極構造を導入し、そこに現れると期待される特異な電子構造を明らかにすることを目的として研究を行っている。
本年度はTKIであるSmB6単結晶の表面清浄化手法の改良を目指し、超高真空中での低脱ガス・高温保持が可能な試料ホルダー兼加熱装置の設計を行った。次年度には実機を製作し、試用する予定である。
並行して、これまで研究・開発を進めてきたSmB6単結晶表面の清浄化手法を既存の低指数平坦面ではなく微傾斜表面に適用した。その結果、結晶内部で保たれていた回転対称操作の失われた新たな原子構造および表面電子状態を角度分解光電子分光により観測した。トポロジカル絶縁体一般に関して、この様にバルクと表面で大きく異なる対称性を持つ事例の報告は極めて少なく、興味深いデータである。このような特異な表面電子状態の変化の中には本課題の最終目標である複素エネルギー固有値の出現などの新奇電子物性が隠れている可能性があり、観測データの解析と発表の準備を進めている。
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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
装置の設計・製作および新奇表面電子物性の観測の両面について、おおむね計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
第二年度は従来の（研究代表者が開発した）方法による表面試料製作・ARPES測定に加えて、新たな試料表面清浄化装置の設計を行った。
前者については結晶内部とは大きく異なる対称性を持つ表面原子構造・電子状態という驚くべき事例を発見し、解析と発表の準備を進めている。
後者については、SmB6単結晶の清浄表面作製のための試料ステージを設計中である。欧州情勢の影響により若干の納期遅延がみられるが、研究計画に示した希ガス雰囲気下での加熱、原子状水素吹付環境での加熱等を試みる予定であり、そのための装置製作は次年度にすぐにでも開始できる見込みである。
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| Causes of Carryover |
感染症対策および欧州情勢の影響で納期が大きく遅延する見込みとなる製品がいくつかあったため、購入を次年度に行うことにした。
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[Presentation] Design for nano-spintronics beamline at 3-GeV next-generation synchrotron radiation facility2021
Author(s)
大坪 嘉之, 上野 哲郎, 岩澤 英明, 宮脇 淳, 堀場 弘司, 安居院 あかね, 稲葉 健斗, 井波 暢人, 中谷 健, 今園 孝志, 藤井 健太郎, 木村 洋昭, 高橋 正光
Organizer
14th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation
Int'l Joint Research
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[Presentation] 次世代放射光施設 共用ビームライン検討状況II ー顕微スピントロニクスビームラインー2021
Author(s)
大坪 嘉之, 上野 哲郎, 岩澤 英明, 宮脇 淳, 堀場 弘司, 安居院 あかね, 稲葉 健斗, 中谷 健, 今園 孝志, 藤井 健太郎, 木村 洋昭, 高橋 正光
Organizer
第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
