| 研究課題/領域番号 |
21K13854
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
矢野 力三 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80830356)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 磁性トポロジカル絶縁体 / トポロジカル半金属 / ワイル磁性半金属 / ノーダルライン半金属 / 表面状態制御 / 表面超伝導 / 単結晶育成 / 超伝導接合 / トポロジカル物質 / 異常ホール効果 / 磁性ワイル半金属 / ノーダルディラック半金属 / ゲート制御 / 物質探索 / マヨラナ粒子 / 超伝導近接効果 / 微細加工超伝導接合 / 表面・エッジ状態 / 磁気輸送特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は自分自身が反粒子とされているマヨラナ粒子の実証に向けた基盤技術の確立を目指している。マヨラナ粒子はその存在自体が理論的な大きな注目を浴びているが、トポロジカル量子コンピュータへの応用も期待されている工学的にも重要な粒子であるが、この粒子の存在を確立させた実験がいまだない。そこで本研究は、特に磁性に注目し、このマヨラナ粒子の出現の制御や空間的な制御が可能な基盤技術の確立を目指している。
そのために、比較検証が可能な理想的物質の探索から始め、物質を組み合わせる接合技術の確立までを行う。とくに、三次元的に空間制御が可能な接合は難しく、その技術的開発に取り組んでいく。
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| 研究成果の概要 |
磁性ドープトポロジカル絶縁体(TI)を初めとするトポロジカル物質は表面状態に特異で堅牢な電子状態の出現が期待されているが、本研究ではその表面状態を外磁場や物質が持つ磁性(磁化)によって制御することを当初目的とした。 その表面状態を利用したスピントロニクなど次世代量子デバイスへの展開が期待できる。その舞台の有力候補物質として磁性ドープしたTIに着目し、表面状態の詳細な評価などを行ってきた。最終的に磁化による表面状態制御までは至らなかったが、今後それが行える可能性のある磁性TIの探索や、新たなトポロジカル半金属候補の発見、トポロジカル半金属での表面超伝導の発見などを本研究で確立することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では将来的に表面状態制御を立体的な3次元空間で行える可能性のある物質の開拓に複数成功した。トポロジカル物質の表面状態は高速応答デバイスや、無散逸電流による極消費電力デバイスなどの応用が期待されいる。一方で、その堅牢な表面状態の制御方法について多くの課題が残されている。本研究では一つの解決策として物質の持つ磁化を制御することに着目した。結果としてその制御まで至らなかったものの、新たなトポロジカル物質候補の発見、トポロジカル物質での表面超伝導の発見などに至り、該当分野の新たな基礎学理への確立へ導く可能性があるという意味で重要な成果を得たと考えている。
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