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実空間測定を用いた磁性トポロジカル絶縁体の物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 16J03476
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅰ(実験)
研究機関東京大学

研究代表者

安田 憲司  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードトポロジカル絶縁体 / 量子異常ホール効果 / 量子ホール効果 / 磁気抵抗 / スピントロニクス / スキルミオン / スピン軌道トルク / 界面超伝導 / トポロジカル超伝導 / 磁気抵抗効果 / 電流誘起磁化反転
研究実績の概要

[1] 量子異常ホール状態のカイラルエッジ状態における非相反伝導
磁性トポロジカル絶縁体の量子異常ホール状態において、磁場・電流方向に依存した抵抗である非相反伝導の観測に成功した。非相反伝導の大きさはこれまで発見されている物質に比べて極めて大きく、電流方向に依存して30 %程度も抵抗が変化することが分かった。また、従来議論されていた非相反伝導とは異なり、電圧端子の位置によっても非相反伝導の符号が反転することが分かった。加えて、ゲート電圧依存性において、バルクのキャリアの符号に依存して非相反伝導の符号が反転することが明らかになった。これらの結果から、カイラルエッジ状態とバルクの電子との間での散乱がその起源であることが示唆される。詳細な起源については、現在理論的解析を進めている。
本研究課題全体を通して、これまでほぼ全くと言ってよいほど注目されていなかった量子物質におけるダイオード効果である非相反伝導の観測に成功してきた。特に本研究課題で発見した、磁性トポロジカル絶縁体の面内磁場下における非相反伝導、超伝導・トポロジカル絶縁体接合における非相反伝導並びに、量子異常ホール状態におけるカイラルエッジ伝導は、いずれも既存の物質系に比べて極めて巨大であり、またそれぞれ全く異なる機構で発現していることが明らかになった。これらの発見は今後の新たな機構による非相反伝導の発見並びに、さらなる巨大化への礎となると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 13件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Magnetic topological insulators2019

    • 著者名/発表者名
      Tokura Yoshinori、Yasuda Kenji、Tsukazaki Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Reviews Physics

      巻: 1 号: 2 ページ: 126-143

    • DOI

      10.1038/s42254-018-0011-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-driven magnetization switching in ferromagnetic bulk Rashba semiconductor (Ge,Mn)Te2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi R.、Yasuda K.、Tsukazaki A.、Takahashi K. S.、Kawasaki M.、Tokura Y.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 12 ページ: 9989-9989

    • DOI

      10.1126/sciadv.aat9989

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 磁性トポロジカル絶縁体におけるスピン機能性2018

    • 著者名/発表者名
      安田憲司
    • 雑誌名

      まぐね

      巻: 13

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 磁性トポロジカル絶縁体の磁壁に生じるカイラルエッジ伝導2018

    • 著者名/発表者名
      安田憲司,塚﨑敦,十倉好紀
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 73 ページ: 640-647

    • NAID

      130007638827

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Current-Nonlinear Hall Effect and Spin-Orbit Torque Magnetization Switching in a Magnetic Topological Insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. Kondou, K.S. Takahashi, Y. Otani, M. Kawasaki & Y. Tokura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 119 号: 13 ページ: 137204-137204

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.137204

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized chiral edge conduction on domain walls of a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa and Y. Tokura
    • 雑誌名

      Science

      巻: 358 号: 6368 ページ: 1311-1314

    • DOI

      10.1126/science.aan5991

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Unidirectional Magnetoresistance in a Magnetic Topological Insulator2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K.S. Takahashi, M. Kawasaki, and Y. Tokura
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 12 ページ: 127202-127202

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.127202

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nonreciprocal charge transport at topological insulator/superconductor interface2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, H. Yasuda, T. Liang, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, N. Nagaosa, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit torque magnetization switching in a magnetic topological insulator2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. Kondou, K. S. Takahashi, Y. Otani, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      SPIE Conference : Spintronics, XI
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spintronic functionalities of magnetic topological insulators2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, R. Yoshimi, M. Mogi, A. Tsukazaki, K. Kondou, K. S. Takahashi, Y. Otani, F. Kagawa, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体におけるスキルミオンの電流駆動2018

    • 著者名/発表者名
      安田憲司,吉見龍太郎,塚﨑敦,高橋圭,永長直人,賀川史敬,川崎雅司,十倉好紀
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体界面における非相反超伝導電流2018

    • 著者名/発表者名
      安田憲司,安田寛徳,吉見龍太郎,塚﨑敦,高橋圭,永長直人,川﨑雅司,十倉好紀
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体における電流誘起磁化反転と高調波ホール電圧2017

    • 著者名/発表者名
      安田憲司,塚﨑敦,吉見龍太郎,近藤浩太,高橋圭,大谷義近,川崎雅司,十倉好紀
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Large Unidirectional Magnetoresistance in a Magnetic Topological Insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. S. Takahashi, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      APS march meeting 2017
    • 発表場所
      Ernest Morial Convention Center (New Orleans, LA, USA)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit torque magnetization switching and current-nonlinear Hall effect in a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K, Kondou, K. S. Takahashi, Y. Otani, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems (TPFC2017)
    • 発表場所
      東京大学 柏キャンパス(千葉県柏市)
    • 年月日
      2017-02-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large Unidirectional Magnetoresistance in a Magnetic Topological Insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. S. Takahashi, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体磁壁におけるカイラルエッジ伝導2017

    • 著者名/発表者名
      安田憲司
    • 学会等名
      新学術領域「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」第9回トポロジー連携研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体磁壁における量子化カイラルエッジ伝導の観測と制御2017

    • 著者名/発表者名
      安田憲司、茂木 将孝、吉見龍太郎、塚﨑敦、高橋圭、川﨑雅司、賀川史敬、十倉好紀
    • 学会等名
      2017年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Quantized chiral edge conduction on reconfigurable domain walls of a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa and Y. Tokura
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Emergent 2D Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Spintronic functionalities of magnetic topological insulators, Oral(invited)2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, R. Yoshimi, M. Mogi, A. Tsukazaki, K. Kondou, K. S. Takahashi, Y. Otani, F. Kagawa, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      15th RIEC International Workshop on Spintronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantized chiral edge conduction on reconfigurable domain walls of a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa and Y. Tokura
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Trends in Condensed Matter Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current-nonlinear magnetotransport and spin-orbit torque magnetization switching in a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K, Kondou, K. S. Takahashi, Y. Otani, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      SPIE Conference: Spintronics X
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantized chiral edge conduction on reconfigurable domain walls of a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa and Y. Tokura
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Topological & Correlated Matter
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation and control of the quantized conduction on the domain wall of a magnetic topological insulator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, M. Mogi, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, F. Kagawa and Y. Tokura
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017 (Topomat2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性トポロジカル絶縁体における巨大な非相反電気伝導2016

    • 著者名/発表者名
      安田憲司,塚﨑敦,吉見龍太郎,高橋圭,川﨑雅司,十倉好紀
    • 学会等名
      第2回TMS領域研究会
    • 発表場所
      東北大学 片平キャンパス(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Large Unidirectional magnetoresistance in Magnetic Topological Insulator2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. S. Takahashi, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics (NSCS-QSD)
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large Unidirectional Magnetoresistance in Magnetic Topological Insulator2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuda, A. Tsukazaki, R. Yoshimi, K. S. Takahashi, M. Kawasaki and Y. Tokura
    • 学会等名
      CIQM Frontiers in Quantum Materials and Devices Workshop (FQMD2016)
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 個人ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/kenjiyasuda/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 十倉研究室個人ページ

    • URL

      http://www.cmr.t.u-tokyo.ac.jp/members/yasuda.shtml

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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