• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2014 Fiscal Year Annual Research Report

トポロジカル絶縁体および関連物質のスピン分解ARPES

Publicly Offered Research

Project AreaTopological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
Project/Area Number 25103701
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐藤 宇史  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10361065)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsトポロジカル絶縁体 / フェルミ面 / ディラックコーン / 光電子分光
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、3次元スピン検出システムの高分解能光電子分光装置への組み込み・調整を行い、スピン分解光電子分光装置の分解能として、ミニモット検出器(8 meV)のエネルギー分解能を上回る5 meVの分解能を達成することに成功した。
また、装置の建設・改良と並行して、いくつかのトポロジカル絶縁体およびその関連物質の電子状態の決定を行った。トポロジカル絶縁体の母物質であるビスマス(Bi)において、その表面に残されたアイランドのエッジに起因する1次元的なバンド構造を決定することに初めて成功した。この一次元バンドはラシュバ型のスピン分裂をしており、その分裂幅は二次元的な表面バンドのものよりも遥かに大きいことを見出した。またスピン分解測定の結果、表面に平行なスピン成分とほぼ同程度のスピン垂直成分を観測し、面外だけでなく面内のポテンシャル勾配がエッジにおけるスピンの方向を特徴付けると結論した。また、トポロジカル絶縁体TlBiSe2とラシュバ金属Biの接合系における高分解能スピン分解ARPES実験を行い、フェルミ準位近傍のバンド構造およびフェルミ面を決定した。その結果、Biのバンドとの強いスピン選択的な混成効果によって、TlBiSe2のディラックコーン電子状態が大きく変調されることを見出した。このことから、もともとTlBiSe2側に存在していたトポロジカル表面状態が、接合によって金属(Bi)側に移動する「トポロジカル近接効果」という新しい現象が発現していると結論した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] One-dimensional edge states with giant spin splitting in Bismuth thin film2015

    • Author(s)
      A. Takayama, T. Sato, S. Souma, T. Oguchi, and T. Takahashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 114 Pages: 066402(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.114.066402

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Topological proximity effect in a topological insulator hybrid2015

    • Author(s)
      T. Shoman, A. Takayama, T. Sato, S. Souma, T. Takahashi, T. Oguchi, K. Segawa, and Y. Ando
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 6 Pages: 6547(1-6)

    • DOI

      10.1038/ncomms7547

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rashba effect in antimony and bismuth studied by spin-resolved ARPES2014

    • Author(s)
      A. Takayama, T. Sato, S. Souma, and T. Takahashi
    • Journal Title

      New J. Phys.

      Volume: 16 Pages: 055004-1-6

    • DOI

      10.1088/1367-2630/16/5/055004

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] トポロジカル絶縁体Bi2Se3超薄膜の作成と高分解能ARPES2015

    • Author(s)
      君塚平太
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 (東京)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] ラシュバ金属とトポロジカル絶縁体界面における近接効果:高分解能ARPES2015

    • Author(s)
      佐藤宇史
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 (東京)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] Fe/W(110)界面におけるディラック錐への強磁性体近接効果:高分解能ARPES2015

    • Author(s)
      本間康平
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 (東京)
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] Bi/TlBiSe2におけるトポロジカル近接効果:高分解能ARPES2014

    • Author(s)
      正満拓也
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] トポロジカル超伝導体候補物質Cux(PbSe)5(Bi2Se3)3mの高分解能ARPES2014

    • Author(s)
      君塚平太
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-09
  • [Presentation] 超伝導体Tl5Te3の電子構造:高分解能ARPES2014

    • Author(s)
      田中祐輔
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      中部大学 (愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07
  • [Presentation] 金属蒸着トポロジカル絶縁体のARPES:トポロジカル近接効果2014

    • Author(s)
      佐藤宇史
    • Organizer
      新学術領域研究第17回集中連携研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学 (大阪)
    • Year and Date
      2014-07-22
    • Invited
  • [Presentation] 高分解能ARPESで探るトポロジカル絶縁体の表面ディラック電子状態2014

    • Author(s)
      相馬清吾
    • Organizer
      第33回電子材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      ラフォーレ琵琶湖 (静岡県伊豆市)
    • Year and Date
      2014-07-09 – 2014-07-11
    • Invited
  • [Presentation] トポロジカル絶縁体のARPES:トポロジカル近接効果2014

    • Author(s)
      佐藤宇史
    • Organizer
      新学術領域研究第16回集中連携研究会
    • Place of Presentation
      下呂温泉木曽屋(岐阜県下呂市)
    • Year and Date
      2014-06-14
  • [Remarks] 「トポロジカル量子」領域HP(日本語)

    • URL

      http://www.topological-qp.jp/

URL: 

Published: 2016-06-01  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi