2014 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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| 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 | トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導体 / トポロジカル相転移 / マヨラナ粒子 / シリセン / トポロジカル原子層物質 / Skyrmion / フォスフォレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主にトポロジカル原子層物質の理論的研究を行った。一般的なハニカム・トポロジカル原子層物質でs波の超伝導を近接させた場合に時間反転対称性の破れたトポロジカル超伝導になる条件を解析的に決定し、そのトポロジカル相図を明らかにした。特に反強磁性トポロジカル超伝導体と光誘起トポロジカル超伝導体を提案した。
トポロジカル結晶絶縁体の表面ディラック・コーンに異方性がある事を利用した楕円二色性が発現する事を議論した。また、トポロジカル結晶絶縁体薄膜を記述する有効強束縛近似模型を一般的に結晶対称性から導出し、トポロジカル・電界効果トランジスターへの応用を提案した。更に、磁場を印加する事で半導体から半金属へ転移を起こせる事を示した。また、黒リンの一層膜であるフォスフォレンのエッジ状態のトポロジカルな起源を明らかにした。更にヒ素でもハニカム構造が安定であり、半導体になる事を第一原理計算によって示し、arseneneと命名した。
マヨラナ粒子を記述する模型としてキタエフ模型が基本的な模型であるが、これを梯子状に並べた系を解析計算と数値計算を用い調べ、多段トポロジカル相転移を起こす事を示した。また、ポリアセチレンを記述する模型であるSSH模型とキタエフ模型を含む拡張した模型を提案し、その相図を解析的に決定した。特にトポロジカル相転移の前兆としてフェルミオンがマヨラナ・フェルミオンに分裂する事を発見した。
近年、磁性体中のSkyrmionが着目を集めているが、その生成方法は重要である。接合系を用いる事で磁壁をSkyrmionに変換できる事を示した。更にそれを応用した論理回路を提案した。また、Skrymionの合成、分裂、meronへの変換が可能な事を示した。
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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
当初はシリセンの研究を中心におこなう予定であったが、その後、トポロジカル結晶絶縁体など新規なトポロジカル物質が発見され、それらの研究も行った。更にフォスフォレンやArseneneなどの新規な原子層物質の研究も行った。また、キタエフ模型を初めとするトポロジカル超伝導やマヨラナ粒子の研究も行った。磁性体中のトポロジカル構造であるSkyrmionに関しても大きな進展があり、応用までの提案を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には計画通りに研究を遂行予定である。最近はシリセンに限らずに様々なトポロジカル物質が発見されており、より一般的なトポロジカル原子層物質という観点から研究を行っていく。更に新規な原子層物質を探索する。またトポロジカル超伝導やマヨラナ粒子の応用についても研究を遂行する。継続的にSkyrmionの研究も行っていく。またトポロジカル絶縁体とSkyrmionの関係についても詳しく研究を行う予定である。
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