| 研究課題/領域番号 |
21K03433
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 広島大学 |
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研究代表者 |
有田 将司 広島大学, 技術センター, 技術専門職員 (20379910)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | トポロジカル絶縁体 / 角度分解光電子分光 / 一軸応力印加 / 外場印可 / トポロジカル物質 / トポロジカル相転移 / 高次トポロジカル絶縁体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鏡対称性に守られたトポロジカル金属表面状態を持つトポロジカル結晶絶縁体に対し、一軸応力印加を行う。それにより格子定数が変化した場合に、バンド反転が解けることで発現するトポロジカル相転移や、系の対称性が変化した場合に発現するトポロジカル表面状態の変化を角度分解光電子分光法（ARPES）により、その場観測を行う。また対称性が破れてもトポロジカル絶縁体の物質端に状態が残留する、新しい物質概念である高次トポロジカル絶縁体のヒンジ状態についてARPESを用いて観測を行う。これらにより、一軸応力印加によるトポロジカル相転移や高次トポロジカル表面状態を調べ、この物質系での新しい物理的知見を得ることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
金属的表面状態を持つトポロジカル絶縁体では、一軸応力印加で結晶の格子が歪みを与えると、その電子状態が変化することが予測される。この研究では、この電子状態の変化、特に、トポロジカル相転移近傍の電子状態を角度分解光電子分光（ARPES）法で観測することで、新しい知見を得ることを目指した。また、放射光ARPES装置で広く共同研究ユーザーが利用できる、一軸歪印加試料ホルダを開発し、歪印可ARPES実験できる環境を整備することを目的としている。
2023年度は、一軸歪印可試料ホルダの熱伝導性向上などの改良を行い、1T-TaS2の再測定を行った。抵抗率測定とARPES測定で伸張方向の歪に対し低温側への転移温度のシフトが見られた。この転移点のシフトは、格子の歪によりCDWの抑制が起こっていると考えられる。また、トポロジカル絶縁体Bi2Se3の歪印可測定を行い、歪誘起によるトポロジカル表面電子状態の変化が観測できた。
期間を通して、ARPES用の電極付き試料マニピュレータの整備と電極付き試料ホルダの開発を行った。ホルダ上で1T-TaS2の４端子電気抵抗率測定を実施したところ正しく測定ができ、これらが正しく作動することが分かった。ピエゾ素子による一軸歪印可ホルダの開発も進め、電極ホルダ上で加圧動作することを確認した。このように放射光高分解能ARPES装置において、共同研究ユーザーが広く使用できる、数種類の一軸応力印可ホルダを開発、また電極マニピュレータと電極ホルダを開発し、様々な外場印可ARPES測定が可能な環境を整備することができた。Pb1-xSnxTeの試料は、硬く脆い試料であったため、歪印可ARPES測定では議論しうる結果を得ることが困難であったが、柔らかい層状物質の1T-TaS2やBi2Se3では、歪印可によるCDW相転移点やトポロジカル表面電子状態の変化を得ることができた。
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