| 研究領域 | 対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象 |
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| 研究課題/領域番号 |
22103004
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
鄭 国慶 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50231444)
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| 研究分担者 |
上野 和紀 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10396509)
獅子堂 達也 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (20363046)
瀬川 耕司 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (20371297)
野島 勉 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80222199)
稲田 佳彦 岡山大学, 教育学研究科(研究院), 教授 (80273572)
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| 研究期間 (年度) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 空間反転対称性の破れ / 超伝導 / トポロジカル絶縁体 / 電気二重層トランジスタ |
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| 研究実績の概要 |
本年度に得られた成果を列挙する。
（１）空間反転対称性の破れた超伝導体Li2(Pt1-xPdx)3BにおいてNMR測定、結晶構造解析及びバンド計算を行った。x0.8の領域ではPt(Pd)B6八面体の歪みが急激に増大した結果スピン軌道相互作用が急激に増大することを見出した。これがスピン三重項状態出現の原因であることを突き止めた。この知見は、トポロジカルな性質を示しうる空間反転対称性の破れた超伝導体を開発する新たな指針となる。
（２）トポロジカル絶縁体Bi2Se3の高品質薄膜作製に成功し、薄膜の厚さを薄くすると上面と下面との表面状態が混成してディラック錐にギャップが開き、トポロジカル相転移が起きる様子を初めて明らかにすることができた。また、SnTeが新種の「トポロジカル結晶絶縁体」であることを明らかにした。その SnTe に Inをドープしてできる超伝導体についてソフトポイントコンタクト分光実験でゼロバイアス伝導ピークを観測し、この物質が新たなトポロジカル超伝導体の候補物質となることを明らかにした。
（３）SrTiO3単結晶(100)表面における、電場誘起表面超伝導の磁場中輸送特性を調べることにより、上部臨界磁場にスピン軌道相互作用の効果が表れることを見出した。電気二重層によるYBa2Cu3Oy系薄膜の電場制御特性を詳細に調べ、銅酸化物特有の電子相関の効果と考えられる過剰な静電的ホールドープ現象が表れること、電場の符号や強さによってそのドープ機構が変わることを見出した。
（４）新規超伝導体Ir1-xPtxTe2について知見を得るため、母物質IrTe2の第一原理計算を行った。Ir 5d電子、Te 5p電子のスピン軌道相互作用は非常に大きく、バンド構造に甚大な影響を与えることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
空間反転対称性の破れた超伝導体に関しては予想通りに研究が進み、トポロジカル絶縁体に関しては新物質と新現象の発見が相次ぎ、大きく研究が進展した。また、電気二重層トランジスタ構造による超伝導の誘起も技術的な突破があった。
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| 今後の研究の推進方策 |
空間反転対称性の破れた超伝導体の単結晶育成はこれまに成功していないが、今後はMo坩堝の封入環境下で自己発熱反応を利用した微小単結晶合成を試みる。
SrTiO3と同様な構造を持つ他の物質としてスピン軌道相互作用の効果が大きいと期待されるBi酸化物での電界誘起超伝導に挑戦しているがこれまで成功していない。今後の解決策としては予め元素置換により格子ひずみを緩和した薄膜試料表面を用いて電場誘起超伝導を実現させる方針である。また、SrTiO3表面誘起超伝導体におけるスピン軌道相互作用の効果をより鮮明にするために、これまでよりクリーンな（平滑で不純物のない）試料表面を作製し、そこに電気二重層伝導チャンネルを形成させる。
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