2016 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of quantum spin Hall effect in electron-hole composite quantum wells
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26287068
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
鈴木 恭一 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (20393770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 宏 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究主任 (20646856)
小野満 恒二 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (30350466)
村木 康二 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 上席特別研究員 (90393769)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / 半導体ヘテロ構造 / 量子スピンホール効果 / 量子化伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
InAs/GaSbヘテロ構造では、トポロジカル絶縁体(TI)実現に必要となるエネルギーギャップは4 meVと予測されている。この非常に小さいエネルギーギャップ故に、ポテンシャル揺らぎや熱揺らぎの影響を受けやすく、伝導の完全な量子化が困難となっている。今期は、格子歪を利用することでより大きなエネルギーギャップが期待できるInAs/InGaSbヘテロ構造を作製し、各種実験を行った。
・ゲート電圧によりフェルミレベルを伝導帯-TI領域-価電子帯と変えた磁気抵抗測定を行った。シュブニコフ・ド・ハース振動に観測されるランダウレベルの解析から、InAs/InGaSbヘテロ構造においてもInAsの伝導帯とInGaSbの価電子帯のエネルギーが重複しており、TIと成り得る結果を得た。また、TI領域付近では伝導帯および価電子帯両方でスピン偏極が観測された。これは、計算による予測と一致する。
・抵抗値の温度変化の測定果から、エネルギーギャップは30 meV以上と同定された。この値は室温のエネルギーを超えており、今後、このヘテロ構造を用いたデバイス応用が期待される。また、非局所抵抗測定の結果から、TI領域では、エッジチャネル伝導に加えて原因不明のパラレル伝導の存在が示された。
・スピンホール効果を利用したスピン注入/検出実験および超伝導との接合に関する実験も行っているが、上記のパラレル伝導が障害となり、TIの特徴を明瞭に表す結果は得られていない。
本研究は、より完全な量子化と半導体によるTIデバイスの実現を目指し、助成期間終了後も継続する。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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