2013 Fiscal Year Annual Research Report
トポロジカル絶縁体･超伝導体における新奇な量子現象の探求
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25220708
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安藤 陽一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90371286)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 半導体物性 / 表面・界面物性 / 低温物性 / MBE / トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 |
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| Research Abstract |
平成25年度は本課題の初年度であり、後年度の研究で必要になる新しい大型実験設備の導入を優先的に行った。具体的には、デバイスの形状評価に必要なレーザー顕微鏡、デバイスの電気的特性を評価してスクリーニングするのに必要な無冷媒式超電導マグネットシステム、トポロジカル超伝導状態を調べる実験に必要な無冷媒式希釈冷凍機システム、の３つの大型設備の設置・立ち上げが順調に完了した。これと並行して、既存の設備を用いてトポロジカル絶縁体・超伝導体に関する実験を行い、以下の主要な成果を得た。
１、前年度に研究代表者らがトポロジカル結晶絶縁体であることを発見したSnTeの薄膜作製法を検討し、Bi2Te3薄膜をバッファ層として用いることにより、SnTeの高品質単結晶薄膜をMBE法によって作製することに成功した。さらにこの薄膜において、トポロジカル表面状態に由来する量子振動の観測にも成功した。これはトポロジカル結晶絶縁体の表面輸送現象を捉えた最初の例である。
２、トポロジカル超伝導体候補物質Sn1-xInxTeにおける超伝導転移温度TcのIn濃度依存性を解明した。その結果、系が低温で菱面体晶に構造相転移するIn濃度領域において、系の乱れが増えるほどTcが上昇する異常な振舞いが観測され、この相では特殊なBCS超伝導状態が実現していることが明らかになった。これにより、トポロジカル超伝導相が実現している可能性があるのは、低温まで立方晶の構造を保ち電子系の乱れが少ないIn濃度領域に限られることがわかった。
またこれらの成果を得る一方で、翌年度以降の成果に直結する以下の研究に注力した。
３、トポロジカル絶縁体をベースにした物理実験用デバイスの試作研究を進め、ゲート電極の作製法、スピン注入電極の形成法、超伝導電極の形成法などを検討した。
４、新しいトポロジカル超伝導体候補物質の探索を行った。
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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
大型測定装置の設置・立ち上げが順調に完了し、高品質薄膜試料の成膜条件の確立も順調に進んでいる。さらにデバイス作製技術の構築もほぼ終了し、本課題が目指している国際競争力の高い実験を行うための準備がほぼ整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題で作製するトポロジカル絶縁体・超伝導体の高品質単結晶と高品質薄膜を活用した高度な測定を行い、新奇な物性の解明を推進する。特にこれらの高品質試料をデバイスに加工し、表面スピン流、トポロジカル超伝導近接効果、トポロジカルバンドの混成効果、などの物理の解明に注力する。
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[Presentation] Superconducting Topological Insulators2014
Author(s)
Y. Ando
Organizer
Theo Murphy International Scientific Meeting, Emergence of new exotic states at interfaces with superconductors
Place of Presentation
The Royal Society at Chicheley Hall, Chicheley, United Kingdom
Year and Date
20140327-20140328
Invited
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