2013 Fiscal Year Research-status Report
シリセンにおけるトポロジーと電子相関の場の理論的研究
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25400317
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
江澤 雅彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10504805)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリセン / トポロジカル絶縁体 / トポロジカル相転移 / 量子スピンホール効果 / スピン軌道相互作用 / スピントロニクス / バレートロニクス / トポロジカル・エレクトロニクス |
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| Research Abstract |
シリセンのトポロジカル物性を中心に研究を行った。特に電場、磁性体、光照射などで、バンドギャップを制御出来、様々なトポロジカル相転移を起こす事を示した。量子異常ホール効果や量子スピン量子異常ホール効果などの様なトポロジカル絶縁体を実現する。更に、シングル・ディラック・コーン状態などの特異な半金属状態も実現する。また、ジグザグ端やアームチェア端でヘリカル・エッジの進入長が違う事を示し、アームチェア端の細いナノリボンの場合にはトポロジカル・エッジが干渉してギャップが開く事を示した。また、シリセンのトポロジカル・エッジ状態を用いた電気伝導度が量子化するトポロジカル電界誘起量子トランジスターを提案した。シリセンに電場をかけたpn接合やnpn接合の電気伝導度を計算した。また、超伝導や面内反強磁性秩序により、ギャップを閉じる事なしに、トポロジカル相転移を起こせる事を示した。これは対称性を変化させる事により、バルク・エッジ対応が適応されなくなる為である。
また、バレートロニクスにとって重要であるバレー・チャーン数に対するバルク・エッジ対応についても研究を行った。バレー自由度は低エネルギー・ディラック理論では定義されるが強束縛近似では定義されない。このため、対応するエッジ状態も低エネルギー領域ではロバストであるが、高エネルギーまで考えるとトポロジカルに自明である事を示した。また、三種類のトポロジカル絶縁体を接合するとトポロジカル・エッジのＹ接合が出来る事を示し、これらの満たすトポロジカル・キルヒホッフ則を提案した。これらの結果からトポロジカル・スピン・バレートロニクスを提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１２本の国際的な学術誌に成果を発表する事が出来、５回の国内会議で招待講演を行った。当初の計画以上に進展していると言える。シリセンのトポロジカルな性質の基本的な性質の理解から、電界誘起トポロジカル量子トランジスターの提案などのトポロジカル・エレクトロニクスの提案まで行った。更に、シリセンを用いたトポロジカル・スピン・バレートロニクスについても提案を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね、従来の計画通りに研究を遂行する予定である。今後は特にシリセンと超伝導の関係についての研究を遂行する予定である。また、シリセンはグラフェンよりも電子相関が強いと考えられるので、電子相関効果についても研究を行う。また、シリセン類似物質としてゲルマネンやスタネンなども理論的に提案されているので、それらについても研究を行う。
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