トポロジカル絶縁体表面のディラック電子系に対するメゾスコピック効果

• 研究課題/領域番号: 15K05130
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 高根 美武 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40254388)
• 連携研究者: 井村 健一郎 広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 助教 (90391870)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属

研究成果の概要

弱い（および強い）トポロジカル絶縁体表面に現われる特異なディラック電子状態の振る舞いを様々な状況において理論的に考察し，メゾスコピック効果が新奇な電気伝導現象を引き起こすこと示した．特に，弱いトポロジカル絶縁体表面に原子レベルの微視的なステップ構造が存在する場合，ある条件の下で擬完全伝導チャネルが発現し，電気伝導特性が大幅に向上することを明らかにした．加えて，ワイル半金属やグラフェンなどのトポロジカルなディラック電子系においても，様々なメゾスコピック現象がその電気伝導特性に重要な影響を与えることを示した．

研究成果

• [国際共同研究] POSTECH(韓国)
• [雑誌論文] Short Ballistic Josephson Coupling in Planar Graphene Junctions with Inhomogeneous Carrier Doping (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Park,J. H. Lee, G.-H. Lee, Y. Takane, K.-I. Imura, T. Taniguchi, K. Watanabe, and H.-J. Lee
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 120 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.077701
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Andreev reflection in a proximity junction of graphene: Influence of a naturally formed pn junction (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane, A. Kanda
  • 雑誌名: J. Phys: Conf. Ser. 巻: 969 ページ: 012155-012155
  • DOI: 10.1088/1742-6596/969/1/012155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Andreev Reflection in a Bilayer Graphene Junction: Role of Spatial Variation of the Charge Neutrality Point (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane, K. Yarimizu, A. Kanda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 86 号: 6 ページ: 064707-064707
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.064707
  • NAID: 40021221789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Surface States on the Step Edge in a Weyl Semimetal (2017)
  • 著者名/発表者名: Yositake Takane
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 10 ページ: 104709-104709
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.104709
  • NAID: 210000134557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regularized Framework of a Weyl Equation for Describing a Weyl Semimetal: Application to the Case with a Screw Dislocation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yositake Takane
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 12 ページ: 123708-123708
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.123708
  • NAID: 130007646382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-dependent Ginzburg-Landau equation and Boltzmann transport equation for charge-density-wave conductors (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane, M. Hayashi, and H. Ebisawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 8 ページ: 084709-084709
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.084709
  • NAID: 40020906475
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Finite-size scaling analysis of the conductivity of Dirac electrons on a surface of disordered topological insulators (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 9 ページ: 094715-094715
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.094715
  • NAID: 210000134098
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Disorder effect on chiral edge modes and anomalous Hall conductance in Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 12 ページ: 124711-124711
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.124711
  • NAID: 40021031150
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dephasing-induced stabilization of a perfectly conducting channel in disordered graphene nanoribbons with zigzag edges (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimomura and Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 85, 014704 (2016) (6 pages). 巻: 85 号: 1 ページ: 014704-014704
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.014704
  • NAID: 40020699864
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regularization of a massless Dirac model to describe anomalous electromagnetic response of Weyl semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 1 ページ: 013706-013706
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.013706
  • NAID: 40020699687
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weak topological insulators with step edges: Subband engineering and its effect on electron transport (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Arita and Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 033706-033706
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033706
  • NAID: 210000133848
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Landau levels on a surface of weak topological insulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 号: 8 ページ: 084710-084710
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.084710
  • NAID: 40020552621
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Manipulating quantum channels in weak topological insulator nano-architectures (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Matsumoto, T. Arita, Y. Takane, Y. Yoshimura, and K.-I. Imura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 92 号: 19 ページ: 195424-195424
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.195424
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 螺旋転位を導入したワイル半金属の電子状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児玉健太朗, 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] ワイル方程式でワイル半金属を記述する方法：螺旋転位を含む系への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Andreev reflection in a proximity junction of graphene: Influence of a naturally formed pn junction (2017)
  • 著者名/発表者名: Yositake Takane and Akinobu Kanda
  • 学会等名: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 二層グラフェン接合におけるアンドレーエフ反射 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高根美武, 鑓水勝秀，神田晶申
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] ワイル半金属のカイラル端状態に対する乱れの効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 位相緩和によるジグザグGNR完全伝導チャンネルの安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下村祐司, 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] ワイル半金属の風変わりな電気磁気応答と底抜けディラック模型の正則化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ステップ構造を有する弱いトポロジカル絶縁体の電気伝導特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高根美武
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Influence of Disorder on Chiral Edge Modes in Weyl Semimetals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takane
  • 学会等名: Physics of bulk-edge correspondence and its universality
  • 発表場所: 京都大学
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] グラフェン垂直接合におけるジョセフソン電流 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高根美武
  • 学会等名: 第24回渦糸物理国内会議
  • 発表場所: あきた芸術村
• [学会発表] Electron transport on a surface of weak topological insulators with step edges (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Arita and Y. Takane
  • 学会等名: ISANN 2015
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village (USA)
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] Dephasing effect on a perfectly conducting channel in disordered graphene nanoribbonswith zigzag edges (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimomura and Y. Takane
  • 学会等名: ISANN 2015
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village (USA)
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会