| 研究課題/領域番号 |
20H02616
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
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| キーワード | スキルミオン / 原子層物質 / トポロジカル絶縁体 / 磁性 / カルコゲナイド / ファンデルワールス物質 / ディラック錐 / 真性強磁性トポロジカル絶縁体 / 強磁性 / ヘテロ構造 / MBE / 薄膜 / 半導体 / 量子異常ホール効果 / トポロジカルホール効果 / 分子線エピタキシー / ジャロシンスキー-守谷相互作用 / トポロジカル結晶絶縁体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トポロジカル絶縁体(TI)に生じるDirac粒子と強磁性の関係については、量子異常ホール効果発現に向けた研究は盛んな一方で、基礎学理のみならずスピントロニクスへの応用などに対し重要な見地であるにも関わらず、Dirac粒子自体が強磁性に及ぼす影響については殆ど未解明である。その中、申請者らはトポロジカル結晶絶縁体(TCI)SnTeを用いたEuS/SnTe接合において検証したところ、驚くべきことにバルクEuSのキュリー温度を大幅に越えた室温付近での界面磁化の増強が見られた。本研究ではこの特異な界面高温強磁性機構の解明と、それを活かした世界初のTCIにおけるマルチバレーQAHEの高温観測を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、トポロジカル絶縁体に強磁性を導入して強磁性トポロジカル絶縁体を作り、量子ホール効果やスキルミオンなどの新奇量子状態を誘起すること、そしてその観測温度を向上させる手がかりを得ることを目的としている。成果としては、Mn(Bi,Sb)2Te4という真性強磁性トポロジカル絶縁体を用いた、Mn(Bi,Sb)2Te4/(Bi,Sb)2Te3/Mn(Bi,Sb)2Te4というサンドイッチ構造を初めて作製し、真性強磁性トポロジカル絶縁体では初めてスキルミオンを観測することに成功した。また、Mn(Bi,Sb)2Te4の強磁性層の層内・層間の相互作用について系統的に明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的には、真性強磁性トポロジカル絶縁体は規則的に磁性元素が並んだ構造をしており、ランダムドープに比べて強磁性相互作用が強くサンドイッチにすると軟磁性的になり、弱磁場でスキルミオンの制御が可能であることで、スキルミオンの制御性が向上した。またサンドイッチ構造では”具”の部分である(Bi,Sb)2Te3の厚みを変化させると、Mn(Bi,Sb)2Te4の層間距離が変化し、それによって磁気カップリングやトポロジカル表面状態の混成具合を制御できることは、特筆に値する。また社会的には、これらの新奇な性質を利用してスキルミオン磁気メモリなど書き換え可能な次世代デバイスへと応用できると期待されることである。
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