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特異なバンド構造とその操作による新奇物性

研究課題

研究課題/領域番号 17K14358
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

苅宿 俊風  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (60711281)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードディラック半金属 / トポロジカル絶縁体 / グラフェン / 超構造 / 量子スピン系 / トポロジカル系 / ディラック・ワイル半金属 / 物性理論 / トポロジー
研究成果の概要

特異な性質を持つ物質群(ディラック・ワイル半金属やトポロジカル絶縁体)について,微細構造の作り込みによって電子を制御する方法の理論的研究を行った.結果,原子間距離より緩やかに変化する構造が電子にとって実効的に磁場として感じられる現象の理解を深める,グラフェン(炭素原子一層からなる2次元物質)にナノサイズの穴を周期的に導入することで不純物散乱に強い電気伝導チャンネル(トポロジカル境界状態)を実現する方法の提案,といった成果を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ディラック・ワイル半金属やトポロジカル絶縁体は通常の金属・半導体とは異なる性質を持ち,その特異性を活かした新しい機能の開発が期待されている.本研究課題で遂行したこうした物質群での電子状態制御の研究は,新しい物質の理解を深めると同時に特異性による新規機能開発の足がかりとなるものである.また,グラフェンに関しては穴の導入を含め試料の加工・合成の実験技術が日々進歩している中,トポロジカル境界状態という側面に光を当てたことは今後の理論・実験の発展につながるものである.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] π-fluxes, semimetals, and flat bands in artificial materials2019

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Robert-Jan Slager
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 1 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.1.032027

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flat band in twisted bilayer Bravais lattices2019

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Ashvin Vishwanath
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 1 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.1.033076

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Counting Pseudo Landau Levels in Spatially Modulated Dirac Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 8 ページ: 083701-083701

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.083701

    • NAID

      40021971739

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weyl points of mechanical diamond2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takahashi, Toshikaze Kariyado, Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 2 ページ: 0241021-8

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.024102

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ZN Berry Phases in Symmetry Protected Topological Phases2018

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Takahiro Morimoto, Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 120 号: 24 ページ: 2472021-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.247202

    • NAID

      120007133986

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Counterpropagating topological interface states in graphene patchwork structures with regular arrays of nanoholes2018

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Yong-Cheng Jiang, Hongxin Yang, Xiao Hu
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 19 ページ: 1954161-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.195416

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Topological States Characterized by Mirror Winding Numbers in Graphene with Bond Modulation2017

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, and Xiao Hu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 165151-8

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16334-0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Many-Body Chern Numbers of nu=1/3 and 1/2 States on Various Lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Kudo, Toshikaze Kariyado, and Yasuhiro Hatsugai
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 86 号: 10 ページ: 1037011-4

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.103701

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of Band Topology by Competing Band Overlap and Spin-Orbit Coupling: Twin Dirac Cones in Ba3SnO as a Prototype2017

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, and Masao Ogata
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 1 号: 6 ページ: 0612011-5

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.1.061201

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Flat band and strong correlation in slightly twisted bilayers of generic type2019

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 学会等名
      Trends in Theory of Correlated Materials (TTCM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 一般の角度非整合二層系における平坦バンド2019

    • 著者名/発表者名
      苅宿俊風
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Counting formula for the pseudo Landau levels visible in an energy spectrum2019

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Band engineering in a Diarc material A3EO (A=Ca/Sr/Ba, E=Sn/Pb) antiperovskite family2018

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 学会等名
      Symmetry and Topology in Condensed-Matter Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological States in Nano Punctured Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 学会等名
      International workshop "Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases: From solid state physics to transdisciplinary concepts"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Counterpropagating Topological Interface States in Nano Punctured Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Yongcheng Jiang, Xiao Hu
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフェンナノメッシュにおけるトポロジカル現象2018

    • 著者名/発表者名
      苅宿俊風, Yongcheng Jiang, 胡暁
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Z_N Berry Phase and Symmetry Protected Topological Phase in Spin Chain2017

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Takahiro Morimoto, and Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Z_N Berry phase as an index for symmetry protected topological phases: Application to one-dimensional models with SU(N) symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado, Takahiro Morimoto, and Yasuhiro Hatsugai
    • 学会等名
      Trends in Theory of Correlated Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ディラック系における擬磁場とランダウ準位2017

    • 著者名/発表者名
      苅宿俊風
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Estimation of Pseudo Magnetic Field for Isotropic/Anisotropic Dirac Cones2017

    • 著者名/発表者名
      Toshikaze Kariyado
    • 学会等名
      Novel Quantum State in Condensed Matter 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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