2021 Fiscal Year Annual Research Report
原子層の層間スライドによる電荷輸送現象の理論的解明
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21J10775
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤本 大仁 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 電荷ポンプとエッジ状態のバルクエッジ対応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和３年度はツイスト積層物質に関する研究を行った。藤本と越野(受入研究者)は、ツイスト二層グラフェンの層間の相対的変位によるエッジ状態を理論的に計算し、相対的変位よる電荷ポンプとエッジ状態の間にバルクエッジ対応という関係が現れることを明らかにした。その結果はPhys. Rev. B誌より出版された。
本成果は層間のスライドの自由度によって生じるバルクエッジ対応という新奇な物理現象を理論的に予言することに成功しており、本研究課題の完成において重要な役割を果たしている
また物質材料研究機構の刈宿研究員との共同研究により、Ge原子とSe原子がバックルした構造を持つ２次元物質GeSeの二層ツイスト系について、電子構造を理論的に計算した。第一原理計算からツイストGeSeの電子構造を記述する有効モデルを作成し、ツイスト角が大きな場合は、単層GeSe由来の２次元的な電子分布になるが、低ツイスト角では1次元局在モードを有することを示した。1次元局在モードはGe原子とSe原子のバックル構造に起因しており、グループ４のモノカルコゲナイドで同様の電子状態が期待されることを予言した。この結果はPhys. Rev. B誌より出版された。
層間のスライドは, あらゆる低次元物質が有する自由度である. そのため, その研究の舞台は, 二層グラフェンだけでなく, 他の二次元系に広がると期待できる. そこでツイスト二層グラフェンとは異なる一次元局在モードという非自明な電子構造を持つツイスト二層GeSeの電荷ポンプについて調べようと考えた。本成果はツイスト二層GeSeにおける層間の相対的スライドと電荷ポンプの関係を調べるための準備として重要である。
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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
当初は層間のスライドによる電荷輸送の非断熱効果についての理論計算を行う予定だった。しかしその非断熱効果が非常に小さかったため当初の研究計画を変更し、ツイスト二層グラフェン以外の物質の電荷輸送を計算する方針で研究を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在ツイスト二層GeSeにおける層間の相対的スライドと電荷ポンプの関係を理論的に解明しようとしている途中である。一方でその作業と並行して別の物質において層間スライドと電荷ポンプも調べる予定である。特に、３次元トポロジカル絶縁体のツイスト接合面での層間スライドと電荷ポンプを理論的に研究する。そのため今後は３次元トポロジカル絶縁体のツイスト接合面の電子状態を解析する。
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