新規ハニカムシート構造を有するポストグラフェン材料の高圧合成と電気化学的物性制御

• 研究課題/領域番号: 15K13332
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 酒井 英明 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20534598)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 黒リン / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 高圧合成 / インターカレーション / ディラック電子系 / 熱電変換材料 / 黒燐 / 電気化学 / 熱電材料 / 巨大磁気抵抗

研究成果の概要

本研究では、ポストグラフェン材料の新規開拓を目的に、周期律表第13－15属元素からなるハニカムシートや機能性原子層が積層したバルク新物質を、超高圧を主軸とする極限環境を利用して合成した。この結果、リンのハニカムシートからなる黒リンにおいて、元素置換によるキャリア濃度の大幅制御に成功した。さらに、空間反転が破れた積層構造を有する遷移金属ダイカルコゲナイド材料や、擬二次元ディラック電子が磁性と強くカップルする層状磁性体の新規合成にも成功した。また、得られた新物質の幅広い物性制御を目指し、有機分子のインターカレーションによるキャリア濃度制御や熱電性能の最適化に取り組み、手法確立に向けた知見を得た。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute (CPFS)(Germany)
• [雑誌論文] Observation of spin-polarized bands and domain-dependent Fermi arcs in polar Weyl semimetal MoTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Sakano,M. S. Bahramy, H. Tsuji, Araya, K. Ikeura, H. Sakai, S. Ishiwata, K. Yaji, K. Kuroda, A. Harasawa, S. Shin, and K. Ishizaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.121101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anticorrelation between polar lattice instability and superconductivity in the Weyl semimetal candidate MoTe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Akiba, K. Imura, T. Shiino, K. Deguchi, N. K. Sato, H. Sakai, M. S. Bahramy, and S. Ishiwata
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.100501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 磁石の中のスピン秩序を利用したディラック電子の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 雑誌名: パリティ（丸善出版） 巻: 32 ページ: 30-32
• [雑誌論文] Field-temperature phase diagram and entropy landscape of CeAuSb$_{2}$ (2016)
  • 著者名/発表者名: L. Zhao, E. A. Yelland, J. A. N. Bruin, I. Sheikin, P. C. Canfield, V. Fritsch, H. Sakai, A. P. Mackenzie, and C. W. Hicks
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 19 ページ: 195124-195124
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.195124
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relation between the structural phase transition and superconductivity in CuxIrTe2-ySey (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kamitani, H. Sakai, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 13 ページ: 134507-134507
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.134507
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Critical enhancement of thermopower in a chemically tuned polar semimetal MoTe$_2$ (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Ikeura, M. S. Bahramy, N. Ogawa, D. Hashizume, J. Fujioka, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 雑誌名: Science Adv. 巻: 2 号: 11
  • DOI: 10.1126/sciadv.1601378
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contrasting Magnetic Behaviors in Rhodium- and Ruthenium-Doped Cubic Perovskite SrFeO3: Nearly Ferro- magnetic Metal versus Spin-Glass Insulator (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kinoshita, H. Sakai, N. Hayashi, Y. Tokura, M. Takano, and S. Ishiwata
  • 雑誌名: Angewandte Chemie-International Edition 巻: 55 号: 49 ページ: 15292-15296
  • DOI: 10.1002/anie.201608222
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 新しい多層ディラック電子系EuMnBi$_2$における磁気秩序と結合した量子伝導現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明, 増田英俊, 石渡晋太郎
  • 雑誌名: 固体物理（アグネ） 巻: 51 ページ: 491-507
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ディラック電子の流れを制御できる新磁性体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 雑誌名: パリティ（丸善出版） 巻: 31 ページ: 30-33
  • NAID: 40020966037
• [雑誌論文] Quantum Hall effect in a bulk antiferromagnet EuMnBi$_2$ with magnetically confined 2D Dirac fermions (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, H. Sakai, M. Tokunaga, Y. Yamasaki, A. Miyake, J. Shiogai, S. Nakamura, S. Awaji, A. Tsukazaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Arima, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 2 号: 1
  • DOI: 10.1126/sciadv.1501117
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Revealing the ultrafast light-to-matter energy conversion before heat diffusion in a layered Dirac semimetal (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishida, H. Masuda, H. Sakai, S. Ishiwata, and S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review B (Rapid Communication) 巻: 93 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.100302
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Pb1－xSnxTe の強磁場物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋葉和人, 三宅厚志, 酒井英明, 片山敬介, 坂本拓也, 花咲徳亮, 鷹岡貞夫, 中西良樹, 吉澤正人, 徳永将史
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 超高移動度補償半金属の単結晶合成と100 万倍を超える磁気抵抗効果の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横井滉平, 村川寛, 駒田盛是, 木田孝則, 萩原政幸,酒井英明, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 層状ディラック反強磁性体EuMnBi2 における元素置換を用いたキャリア濃度制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鶴田圭吾, 酒井英明, 増田英俊, 石渡晋太郎, 秋葉和人, 三宅厚志, 徳永将史, 村川寛, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ワイル半金属TaAs における強磁場下電気抵抗率測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 駒田盛是, 村川寛, 横井滉平, 木田孝則, 萩原政幸, 酒井英明, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] α-EuP3 単結晶の時間分解光電子分光における特異な応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野本敦朗, 石田行章, バレイユセドリック, 出田真一郎, 田中清尚, 高橋英史, 酒井英明, 辛埴, 石渡晋太郎
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 有機分子インターカレーションによる層状物質SnSe2 の電力因子と熱伝導率の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 李海卿, 酒井英明, 片山敬介, 池田光雄, 青石優平, 村川寛, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] パイロクロア型ルテニウム酸化物R2Ru2O7 (R=Nd, Pr) におけるホールドープ効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上寛治, 村川寛, 酒井英明, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] スピネル型酸化物MgTi2O4 の構造相転移におけるTi サイト低濃度置換効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 服部崇幸, 鳥越秀平, 酒井英明, 村川寛, 佐賀山基, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 熱電材料SnSe における元素置換を利用したバンド構造とキャリア密度の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本拓也, 酒井英明, 片山敬介, 村川寛, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] スピネル型酸化物MgTi2O4における，相転移近傍のナノスケール構造揺らぎ (2017)
  • 著者名/発表者名: 鳥越秀平, 服部崇幸, 樹神克明, 本田孝志, 仁谷浩明, 阿部仁, 佐賀山基, 池田一貴, 大友季哉, 村川寛, 酒井英明, 花咲徳亮
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 擬1次元Cu-O鎖をもつ新規ペロブスカイトPrCuO$_3$に対するLa置換効果および圧力効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤雅春, 高橋英史, 藤岡淳, 酒井英明, 佐賀山基, 山崎裕一, 草野圭弘, 横山優一, 田久保耕, 平田靖透, 和達大樹, 寺倉千恵子, 越智正之, 酒井志朗, 有田亮太郎, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Observation of quantized Hall plateaus in a bulk antiferromagnet EuMnBi$_2$ with magnetically confined 2D Dirac fermions (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, H. Sakai, M. Tokunaga, Y. Yamasaki, A. Miyake, J. Shiogai, S. Nakamura, S. Awaji, A. Tsukazaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Arima, Y. Tokura, S. Ishiwata
  • 学会等名: APS March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Revealing the ultrafast light-to-matter energy conversion before heat diffusion in a layered Dirac semimetal (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishida, H. Masuda, H. Sakai, S. Ishiwata, S. Shin
  • 学会等名: APS March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] Strain-Induced Antiferromagnetic Phase in CeAuSb2 (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Park, H. Sakai, A. P. Mackenzie, and C. W. Hicks
  • 学会等名: APS March Meeting 2017
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] ディラック電子をキャリアとする新しい磁性体の開拓 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 平成28年度大阪大学物質材料科学研究推進機構講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性原子層の三次元積層物質における新奇量子物性の開拓 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 新世代研究所 2016年度第2回界面ナノ科学研究会
  • 発表場所: 新世代研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 多層ディラック磁性体EuMnBi$_2$の電気・熱輸送特性からみたランダウ準位構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 第二回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 反強磁性多層ディラック電子系EuMnBi2の強磁場下におけるスピン分裂の観測とバレー分極の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田英俊, 酒井英明, 高橋英史, 徳永将史, 三宅厚志, 秋葉和人, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 第二回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
  • 発表場所: 名古屋大
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 多層ディラック電子系磁性体EuMnBi2におけるフェルミ面の次元性に依存したゼーベック・ネルンスト係数の量子振動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鶴田圭吾、酒井英明、増田英俊、石渡晋太郎、中野岳仁、野末泰夫、三宅厚志、徳永将史、村川寛、花咲徳亮
  • 学会等名: 第二回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
  • 発表場所: 名古屋大
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] ディラック電子系磁性体EuMnBi$_2$における異常磁気伝導と量子ホール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 日本物理学会2016 年秋季大会 合同シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 反強磁性多層ディラック電子系EuMnBi$_2$における磁気秩序に依存したランダウ準位構造の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田英俊, 酒井英明, 高橋英史, 徳永将史, 三宅厚志, 秋葉和人, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 多層ディラック電子系磁性体EuMnBi$_2$のゼーベック・ネルンスト効果における量子振動現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鶴田圭吾, 酒井英明, 増田英俊, 石渡晋太郎, 中野岳仁, 野末泰夫, 三宅厚志, 徳永将史, 村川寛, 花咲徳亮
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 多彩な多形構造を示すM$X_2$の積層構造制御と輸送特性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋葉智起, 高橋英史, 酒井英明, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 極性金属MoTe$_2$における超伝導の圧力効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋英史, 秋葉智起, 酒井英明, 椎野貴之, 井村敬一郎, 出口和彦, 佐藤憲昭, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] パルス強磁場下におけるIV-VI族化合物PbTeの輸送特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋葉和人, 三宅厚志, 酒井英明, 片山敬介, 花咲徳亮, 鷹岡貞夫, 徳永将史
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイド$\beta$-MoTe$_2$の極性構造相転移における電子構造変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新谷慈, 辻英徳, 池浦晃至, 下志万貴博, 酒井英明, 石渡晋太郎, M.S. Bahramy, 石坂香子
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] SACLAを用いて観測した$\beta$-MoTe$_2$の超高速格子ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村飛鳥, 下志万貴博, 石坂香子, 田久保耕, 平田靖透, 和達大樹, 山本達, 松田巌, 田中良和, 辛埴, 池浦晃至, 酒井英明, 石渡晋太郎, 富樫格, 大和田成起, 片山哲夫, 登野健介, 矢橋牧名
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 層状物質SnSe$_2$における有機分子インターカレーションを用いたキャリア濃度制御と熱電性能の向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 李海卿, 酒井英明, 片山敬介, 池田光雄, 青石優平, 村川寛, 花咲徳亮
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Observation of quantized Hall plateaus in a bulk antiferromagnet EuMnBi$_2$ with magnetically confined 2D Dirac fermions (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, ○H. Sakai, M. Tokunaga, Y. Yamasaki, A. Miyake, J. Shiogai, S. Nakamura, S. Awaji, A. Tsukazaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Arima, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 学会等名: 9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS 9)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] 特殊なアニオン構造をもつニクタイド系磁性体における強相関ディラック電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 第4回酸化物研究の新機軸に向けた学際討論会
  • 発表場所: 京都大学化学研究所
  • 年月日: 2016-08-05
  • 招待講演
• [学会発表] 多層ディラック電子系SrMnBi$_2$の時間分解ARPES (2016)
  • 著者名/発表者名: 石田行章, 増田英俊, 酒井英明, 石渡晋太郎, 辛埴
  • 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 (宮城）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 層状反強磁性体EuMnBi$_2$におけるディラック電子の量子化ホール抵抗の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田英俊、酒井英明、徳永将史、山崎裕一、三宅厚志、塩貝純一、中村慎太郎、淡路智、塚﨑敦、中尾裕則、村上洋一、有馬孝尚、十倉好紀、石渡晋太郎
  • 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 (宮城)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] $\alpha$-EuP3単結晶の高圧合成と特異な磁気輸送特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野本敦朗, 高橋英史, 増田英俊, 酒井英明, 山崎裕一, 中尾裕則, 村上洋一, 石渡晋太郎
  • 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 (宮城)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Observation of quantized Hall plateaus in a bulk antiferromagnet EuMnBi2 with magnetically confined 2D Dirac fermions (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 第一回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
  • 発表場所: 東京理科大学 (東京)
  • 年月日: 2016-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] ビスマス正方格子を有する層状磁性体におけるディラック電子と磁気秩序の強相関現象」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 物性研究所客員所員講演会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 磁性体の中のディラック電子とスピンを利用したその伝導制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井英明
  • 学会等名: 東邦大学 物理学科コロキウム
  • 発表場所: 東邦大学
  • 招待講演
• [学会発表] Impact of chemical pressure on room-temperature ferromagnetism in cubic perovskite Sr$_{1-x}$Ba$_x$CoO$_3$ (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, S. Yokoyama, A. Kuwabara, A. Miyake, M. Tokunaga, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii ( USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 多層ディラック電子系反強磁性体EuMnBi$_2$における量子化ホール抵抗の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田英俊、酒井英明、徳永将史、山崎裕一、三宅厚志、塩貝純一、中村慎太郎、淡路智、塚﨑敦、中尾裕則、村上洋一、有馬孝尚、十倉好紀、石渡晋太郎
  • 学会等名: 第一回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
  • 発表場所: 京都大学 (京都)
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Magneto-transport properties of Dirac fermion coupled with Eu$^{2+}$ local moments in layered pnictide EuMnBi$_2$ (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, H. Sakai, M. Tokunaga, Y. Yamasaki, A. Miyake, J. Shiogai, S. Nakamura, S. Awaji, A. Tsukazaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Arima, Y. Tokura, and S. Ishiwata
  • 学会等名: The International Symposium on Material Sciences
  • 発表場所: Osaka University (Osaka)
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] 多層ディラック電子系EuMnBi$_2$におけるX線磁気共鳴散乱による巨大な層間磁気抵抗の起源探求 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田英俊, 酒井英明, 三宅厚志, 徳永将史, 山崎裕一, 中尾裕則, 村上洋一, 有馬孝尚, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 (大阪)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 正孔ドープ黒リン単結晶の高圧下単結晶育成と熱電特性の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅川友太, 酒井英明, 是常隆, 有田亮太郎, 十倉好紀, 石渡晋太郎
  • 学会等名: 第12回日本熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 九州大学 (福岡)
  • 年月日: 2015-09-07
• [備考] http://hide-sakai.net/