2023 Fiscal Year Annual Research Report
三次元磁性トポロジカル絶縁体による空間的表面状態制御
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21K13854
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
矢野 力三 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80830356)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | トポロジカル物質 / 表面状態制御 / 異常ホール効果 / 表面超伝導 / 磁性トポロジカル絶縁体 / 磁性ワイル半金属 / ノーダルディラック半金属 / 超伝導接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では磁化を使った物性制御・超伝導状態制御を目指している。前年度の結果を踏まえ、今期では新たなる磁性ドープトポロジカル絶縁体(Topological Insulator: TI)や新たなる磁性トポロジカル物質の候補物質の探索を行った。加えて、この研究を通じて確立した手法を用いて表面超伝導候補物質の調査を行った。
これまで注目してきたFe-BiSbTe2Se(BSTS)が想定された磁化を持っていない可能性があったことから、新たな磁性元素ドープTIの開発に取り組んだ。3d元素はBSTS系にはドープしにくいことが知られているが、この根本原因を考慮して育成条件を改良したところ実際に格子定数が大幅に変わる組成がいくつか得られた。これらの物質が磁性TIとなりうるか引き続き調査していく。
本研究では磁化を空間制御して将来的な超伝導状態制御を目指してきたが、磁性TI以外の磁性トポロジカル物質の使用可能性を検討した。超伝導接合との相性を考慮し、正味の磁化は小さい磁性トポロジカル物質の探索を行った。ほぼ報告例のないAB2X4(A,B:3d族元素、X:カルコゲン)という物質の単結晶育成に成功し、ある組成で反強磁性型のフェリ磁性で正味の磁化が小さいながらも異常ホール効果を示す物質を発見した。今後この物質の超伝導デバイス化を検討する。
本研究を通じて確立した物質の表面化学ポテンシャル制御の手法を用いてノーダルディラック半金属候補Pd-CaAgPの電子状態とその超伝導状態の調査を行った。表面化学ポテンシャル制御下の磁気輸送特性の結果から、この物質は高易動度の表面状態を持つことを明らかにし、1 K以下での超伝導が二次元的であることを明らかにした。さらにこの超伝導が非従来型を示唆する結果が得られた。この物質はへき開性がないため、3次元空間を活かした表面状態制御が行える可能性があるため今後検討していく。
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[Journal Article] Giant impurity effect on anomalous Hall effect of Mn3Sn2024
Author(s)
Rikizo Yano, Shunya Kihara, Masayasu Yoneda, Huyen Thi Ngoc Vu, Hiroyuki Suto, Naoyuki Katayama, Takeo Yamaguchi, Makoto Kuwahara, Michi-To Suzuki, Koh Saitoh, and Satoshi Kashiwaya
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Journal Title
J. Chem. Phys.
Volume: 160
Pages: 184708
DOI
Peer Reviewed
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