2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development and investigation of a ferromagnetic topological crystalline insulator with focusing on space inversion symmetry
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26870086
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トポロジカル結晶絶縁体 / トポロジカル絶縁体 / MBE / 角度分解光電子分光 / 磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / ワイル半金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、トポロジカル結晶絶縁体SnTeに磁性元素を添加して、それが表面状態に及ぼす影響を詳細に調べることが目標である。トポロジカル結晶絶縁体はトポロジカル絶縁体とは違って、表面状態が理論的には結晶の鏡映対称性によって担保されている。そのため、時間反転対称性が破れてもトポロジカル表面状態が保たれると考えられる。磁性元素の添加によって時間反転対称性は破れるが鏡映対称性は保たれる場合、磁性元素によって強磁性になる一方で表面状態も有効であるので、強磁性のトポロジカル絶縁体が実現できると期待される。本研究では、磁性元素としてMnやCrを用いてその検証を行った。その結果、MnとCrともに強磁性化することに成功した。添加濃度を変えていくと磁性の強さも制御できることが分かった。また、濃度によっては磁性元素が析出するが、析出せずに強磁性を発現させることに成功した。またこれらの磁性元素添加試料作製に先立ち、SnTe薄膜作製の条件最適化を行い、より平坦性の高い試料作製に成功した。また従来p型のため難しかったトポロジカル表面状態の観測を角度分解光電子分光装置によって行った。また強磁性体カルコゲナイドCrTeについて、SnTe上にエピタキシャル成長できることを明らかにした。これによって、SnTeと強磁性体の接合の作製に成功した。磁性元素ドーピング以外にもこの手法によって、強磁性近接効果による強磁性表面状態の実現が期待される。これらで得られた成果は学会や論文において発表を行った。
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[Journal Article] Origin of the large positive magnetoresistance of Ge1－xMnx granular thin films2017
Author(s)
Y. K. Wakabayashi, R. Akiyama, Y. Takeda, M. Horio, G. Shibata, S. Sakamoto, Y. Ban, Y. Saitoh, H. Yamagami, A. Fujimori, M. Tanaka, and S. Ohya
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 95
Pages: 014417-1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] トポロジカル結晶絶縁体(Pb,Sn)Te薄膜のキャリア密度制御および表面状態観察2017
Author(s)
大滝祐輔, 山口智也, 石川諒, 黒田眞司, 中西亮介, D. Fan, 秋山了太, 長谷川修司, 宮本幸治, 佐藤仁, 木村昭夫
Organizer
2017年春季日本物理学会
Place of Presentation
大阪大学（大阪府豊中市）
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-17
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[Presentation] トポロジカル結晶絶縁体(Pb,Sn)Te薄膜の角度分解光電子分光による表面状態観察2016
Author(s)
山口智也, 大滝祐輔, 石川諒, 黒田眞司, D. Fan, 秋山了太, 長谷川修司, 宮本幸治, 佐藤仁, 木村昭夫
Organizer
2016年秋季日本物理学会
Place of Presentation
金沢大学（石川県金沢市）
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-13
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