2014 Fiscal Year Research-status Report
電気化学的手法を用いたトポロジカル絶縁体・超伝導体の精密物性制御
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24540320
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
瀬川 耕司 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (20371297)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トポロジカル超伝導体探索のための舞台となるトポロジカル絶縁体の探索については、通常の絶縁体であるPbSe層とトポロジカル絶縁体であるBi2Se3層がそれぞれ結晶構造を保ちつつブロックを形成して積層するPb-Bi-Se系化合物で、これまでに合成の報告のないBi2Se3層が４層積層した未報告相である(PbSe)5(Bi2Se3)3m [以下PSBS]という組成で m=4 となる化合物の単結晶合成に成功し、論文を出版した。この系の光電子分光測定の結果はBi2Se3の層の厚さによって変化し、Bi2Se3薄膜について観測されているのと同様の振舞いを示すことがわかっている。Bi2Se3 層が薄すぎる試料では試料の上面と下面の表面/界面状態が互いに混成してディラック的分散にギャップが開くなど、トポロジカルな由来を持つ特異な性質が弱められることが知られているため、よりBi2Se3の厚い層が得られたことによって表面/界面状態をバルクの物性として観測しやすくなることが期待される。これらの一連の物質は作製すると自然にn型キャリアがドープされており、電気化学的操作によって化学ポテンシャルを動かし、バルク絶縁化を試みたが、残念ながら成功しなかった。
一方で、Bi2Se3層が２層積層した上記と同じ組成で m=2 となる化合物について、電気化学的に銅をインターカレートした試料[以下 CPSBS m=2]で超伝導を示すことを見出し、これも論文に発表することができた。これは組成の似た超伝導体CuxBi2Se3と比べて超伝導転移を示す温度は約2.8 Kと少し低いものの、超伝導遮蔽体積分率が100%に達する試料が得られるなど超伝導特性のより良い系であることがわかっている。また、その低温における比熱の温度依存性からこの系における超伝導が通常のBCS超伝導でない可能性が示唆されている。
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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
トポロジカル超伝導体の候補物質である新超伝導体を、トポロジカル絶縁体関連物質に対する電気化学的操作によって実現することができた。これは計画どおりの顕著な成果であるが、この新超伝導体がトポロジカル超伝導体であることの検証にはまだ成功していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は新超伝導体の物性検証のために研究期間を１年延長し、試料の供給の継続を試みる。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度までの本研究課題の遂行により、非従来型超伝導を示す興味深い新超伝導体を発見しその成果を発表することができたが、平成２６年度にはこの物質の物性測定と論文投稿等に注力したため試料作製に経費がかからず未使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度までに発見した新超伝導体について、トポロジカル超伝導体であるかどうかを検証する実験に必要な試料を作製するため、必要な消耗品類を未使用額の予算にて購入する。
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Research Products
(8 results)
