| 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 | 角度分解光電子分光 / 一軸歪印可 / 外場印可 / トポロジカル物質 / CDW / トポロジカル絶縁体 / 一軸応力印加 / 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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| 研究成果の概要 |
一軸歪印加を行うことで結晶の格子に歪を与えながら、角度分解光電子分光法（ARPES）を行い、試料の電子状態の変化の観測を行った。当初、Pb1-xSnxTeのトポロジカル相転移などの観測がねらいであったが、ARPES測定可能な状態での歪印可が困難であった。そのため、基板歪印可型やピエゾ素子型、ねじ式の1軸応力印加ホルダを開発し、CDW物質1T-TaS2やトポロジカル絶縁体Bi2Te3での一軸歪印可ARPES測定を行い、電子状態の変化をとらえることに成功した。
この一軸歪印加試料ホルダは、放射光ARPES装置の共同研究ユーザーが利用でき、外場印可の実験ができる環境を整備することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ARPESは、超高真空中で行う表面敏感な測定手法であるため、外場印可下で測定は難易度が高いが、この研究課題を通し放射光ARPES装置において一軸歪印可のARPES測定手法を確立できた。一軸歪印可ARPES測定を用い、CDW物質1T-TaS2のCDW抑制やトポロジカル絶縁体Bi2Te3の歪誘起で新しいトポロジカル表面状態の変化をとらえることができた。
さらに、試料ホルダに電極を装備させたことで、ホルダ上で電気回路を組むことができ、電場や電流、磁場印可測定の可能性を広げ、国内で初めて放射光高分解能ARPESビームラインで、複数の外場印可測定を可能にした。今後、実際のデバイス開発に応用でき得る。
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