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2016 年度 実績報告書

ラシュバ系における量子スピン輸送現象

研究課題

研究課題/領域番号 15H06133
研究機関東京大学

研究代表者

井手上 敏也  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90757014)

研究期間 (年度) 2015-08-28 – 2017-03-31
キーワード非相反電荷輸送現象 / 空間反転対称性の破れ / スピン軌道相互作用 / 極性 / ラシュバ系 / カイラリティー
研究実績の概要

昨年度に観測に成功した、極性半導体BiTeBrにおける非相反電荷輸送現象(結晶の空間反転対称性の破れを反映して、ある特定の方向に磁場・電流を印加する場合、電流の正負の向きによって抵抗の値が異なる整流性が発現する現象)の研究を進め、様々なキャリア数を持つ試料で再現性を検証し、シグナルのキャリア数依存性や温依存性がラシュバ型バンド構造を仮定した単純なモデルで定量的に説明可能であることを見出した。得られた極性半導体における整流性の新原理の知見を論文としてまとめて出版した。
さらに、電流の非相反応答現象を極性半導体に限らず、空間反転対称性の破れたカイラルナノチューブへ拡張し、特にWS2カイラルナノチューブの電界誘起超伝導相において巨大な非相反電荷輸送現象が観測できることを発見した。上述極性半導体の場合とは異なり、カイラルナノチューブでは電流と磁場をどちらもチューブ軸方向へ印加した場合に電流の符号に対応した抵抗の差異が期待される。極性半導体BiTeBrにおける測定と同様、ロックイン測定の第二次高調波成分を測定することで、磁場印加下で有限の抵抗を示す超伝導相において、巨大な非相反超伝導応答を観測した。これは超伝導電流の非相反性の初めての報告であり、空間反転対称性の破れた超伝導体の機能性開拓を促す結果であると同時に、結晶対称性の破れに起因した巨大整流作用への新しい指針を得たと言える。また、WS2カイラルナノチューブの電界誘起超伝導相において、ロックイン測定の第一・第二次高調波成分のいずれにも、円筒構造に起因した特徴的な抵抗の量子振動現象が観測された。この結果は非相反超伝導電流が量子干渉効果の影響を受けることを示しており、今後、発見した超伝導の非相反現象の微視的起源を明らかにする重要な知見となり得る。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Lawrence Berkeley National Laboratory
  • [国際共同研究] Holon Institute of Technology/Weizmann Institute of Science(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Holon Institute of Technology/Weizmann Institute of Science
  • [雑誌論文] Superconductivity in a chiral nanotube2017

    • 著者名/発表者名
      F. Qin, W. Shi, T. Ideue, M. Yoshida, A. Zak, R. Tenne, T. Kikitsu, D. Inoue, D. Hashizume, Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3 ページ: 14465-1~6

    • DOI

      10.1038/ncomms14465

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bulk rectification effect in a polar semiconductor2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ideue, K. Hamamoto, S. Koshikawa, M. Ezawa, S. Shimizu, Y. Kaneko, Y. Tokura, N. Nagaosa, Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1038/NPHYS4056

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた低次元物質における電界誘起超伝導2017

    • 著者名/発表者名
      井手上敏也
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Chiral superconducting transport in WS2 nanotube2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Ideue, Qin Feng, Wu Shi, Masaro Yoshida, Alla Zak, Reshef Tenne, Tomoka Kikitsu, Daishi Inoue, Daisuke Hashizume, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      XXXIst International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials
    • 発表場所
      Hotel Sonnalp, Kirchberg in Tirol, Austria
    • 年月日
      2017-03-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 極性半導体における非相反電荷輸送現象2016

    • 著者名/発表者名
      井手上敏也
    • 学会等名
      第二回 ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
    • 発表場所
      名古屋大学物質科学国際研究センター 野依記念物質科学研究館(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Fe2Mo3O8/Pt 界面における 反強磁性ドメイン依存伝導2016

    • 著者名/発表者名
      井手上敏也, 車地崇, 石渡晋太郎, 十倉好紀
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-14
  • [備考] 単一超伝導ナノチューブトランジスタの実現 ―省エネルギーナノエレクトロニクスの新展開へ期待―

    • URL

      https://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/data/setnws_20170217104546549096801378_114794.pdf

  • [備考] 整流特性の新原理を発見 ―エキゾチックな結晶における新機能の開拓―

    • URL

      https://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press/data/setnws_20170307103704352092639202_718736.pdf

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-28  

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