| 研究課題/領域番号 |
21H01022
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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13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 |
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研究代表者 |
若村 太郎 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子科学イノベーション研究部, 研究主任 (60898899)
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| 研究分担者 |
橋坂 昌幸 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80550649)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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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 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
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| キーワード | 原子層物質 / トポロジカル物性 / 超伝導 / メゾスコピック物理 / トポロジカル現象 / スピントロニクス / 誘電体 / トポロジカル / 電気伝導測定 / 電流揺らぎ測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
WTe2やMoTe2などの3次元トポロジカル原子層物質では、1次元トポロジカル端状態を持つ高次トポロジカル絶縁相の発現が予言されている。しかし、高次トポロジカル端状態の観測例は非常に少なく、その有用性は十分に実証されたとは言えず、また無散逸伝導特性の起源も不明である。本研究では、原子層物質における高次トポロジカル端状態の観測、そのスピン依存伝導特性の評価、さらに無散逸伝導特性の起源の解明を、高品質の原子層物質ヘテロ接合を電流測定と電流ゆらぎ測定を組み合わせることで達成することを目指す。本研究の成果は物質科学のみならず、量子情報・スピントロニクス等の科学技術分野に波及効果をもたらすものである。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、1原子の薄さまで薄くすることが可能な原子層物質の中でも特にトポロジカル物質と呼ばれるWTe2や、トポロジカル物質かつ超伝導を示すTd-MoTe2に着目し、電気伝導測定や電流揺らぎ測定を用いてこれらの特異的物性を解明した。Td-MoTe2を数原子層レベルにまで薄膜化し、結晶の低対称性に由来する巨大な超伝導非相反電気伝導効果を観測した。また、膜厚やキャリア密度、移動度及び残留抵抗率比と転移温度の関係を調べ、超伝導ギャップ対称性を議論した。加えて数十nmの厚さのWTe2にて、これまで原子層物質での報告例が少ない、電流の平均値からのずれである電流揺らぎの観測に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で用いたWTe2及びTd-MoTe2のうち、特にTd-MoTe2では超伝導とトポロジカル物性が共存するため、その超伝導特性の解明は従来の超伝導体とトポロジカル物質を接合したトポロジカル量子計算デバイスに変わる「単物質トポロジカル量子計算デバイス」の実現を前進させるものである。また、電流揺らぎ測定からは電子の散乱強度や粒子性等、通常の電気伝導測定では得られない情報を得ることが可能だが、これまで原子層物質ではほとんど行われてこなかった。本研究の実施により、今後原子層物質を始め多彩な新物質で電流揺らぎ測定を行う基板を構築することが出来、これらが有する未知の解明に貢献することが可能となった。
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