トポロジカル物質の創成と電子物性

• 研究課題/領域番号: 18F18328
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: Chen Yong (2020) 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (30806732); 谷垣 勝己 (2018-2019) 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (60305612)
• 研究分担者: PAN XINGCHEN 東北大学, 材料科学高等研究所, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2018-11-09 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2020年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: トポロジカル絶縁体 / 異常ホール効果 / 強磁性薄膜 / 電子輸送特性 / 結晶成長 / 電子物性

研究実績の概要

トポロジカル絶縁体における異常ホール効果の観測を目的として、下記の研究を遂行した。
(1)一般的なエピタキシャル成長法を作製されたヘテロ界面と比較し、Wet Transfer 法を用いて、Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3(BSTS)を純水中にてフローさせ、Cr2Ge2Te6(CGT)基板上にBSTS-CGTヘテロ界面を作製し、巨大異常ホール効果を観測した。Magnetic proximity effectの性質はCGT基板の質とトポロジカル絶縁体/CGT界面の方位に起因する。本研究で得られたMagnetic proximity effectは多様なFMI基板に応用可能であり、磁性トポロジカル絶縁体における学理と応用を見据えた研究が可能となる。本結果は、Phys. Rev. Materials 5, 024208に研究成果として掲載されている。また、これらの結果は東北大学Y.P.Chen研究室内のグループ内共同研究（松下助教など）として実施した。
(2)磁性トポロジカル絶縁体ヘテロ界面に用いるMn(BixSb1-x)2Te4をBi2Te3/Sb2Te3フラックス法にて作製することも成功した。これらの材料はSbのドープ量を調整することで二極性を調整することができる。現在、我々の研究では、このドープ量を調整し、30%程度まで調整が可能となっている。
これらの結果から、本研究の目的であるトポロジカル絶縁体における異常ホール効果の観測を更に進めることが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible engineering of topological insulator surface state conductivity through optical excitation (2021)
  • 著者名/発表者名: Xie Faji、Lian Zhen、Zhang Shuai、Wang Tianmeng、Miao Shengnan、Song Zhiyong、Ying Zhe、Pan Xing-Chen、Long Mingsheng、Zhang Minhao、Fei Fucong、Hu Weida、Yu Geliang、Song Fengqi、Kang Ting-Ting、Shi Su-Fei
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 32 号: 17 ページ: 17LT01-17LT01
  • DOI: 10.1088/1361-6528/abde01
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-proximity-induced anomalous Hall effect in Bi2－xSbxTe3－ySey/Cr2Ge2Te6 heterostructure prepared by film transfer method (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Nagata, Stephane Yu Matsushita, Xin C. Pan, Kim Khuong Hyunh, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 5 号: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.5.024208
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Increased Curie temperature and enhanced perpendicular magneto anisotropy of Cr2Ge2Te6/NiO heterostructures (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, A. E. Llacsahuanga Allcca, X. C. Pan, K. Tanigaki, and Y. P. Chen
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 115 号: 23 ページ: 232403-232403
  • DOI: 10.1063/1.5130930
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phase transition and anomalous scaling in the quantum Hall transport of topological-insulator Sn-Bi1.1Sb0.9Te2S devices (2019)
  • 著者名/発表者名: Faji Xie, Shuai Zhang, Qianqian Liu, Chuanying Xi, Ting-Ting Kang, Rui Wang, Boyuan Wei, Xing-Chen Pan, Minhao Zhang, Fucong Fei, Xuefeng Wang, Li Pi, Geliang L. Yu, Baigeng Wang, and Fengqi Song,
  • 雑誌名: Physical Review B PHYSICAL REVIEW B (R) 巻: 99, 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.081113
  • 査読あり
• [学会発表] 2次元磁性体Cr2Ge2Te6界面の誘起する強磁性転移温度上昇 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井土 宏、Llacsahuanga Allcca Andres 、Pan Xing-chen、谷垣 勝己、Chen Yong P
  • 学会等名: 第67回応用物理学会春季学術講演会