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2016 年度 実施状況報告書

トポロジカル絶縁体のスピンロックを支配する非弾性散乱時間のNMRによる実験的決定

研究課題

研究課題/領域番号 15K05148
研究機関上智大学

研究代表者

後藤 貴行  上智大学, 理工学部, 教授 (90215492)

研究分担者 田邉 洋一  東北大学, 理学研究科, 助教 (80574649)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードトポロジカル絶縁体 / 表面スピンテキスチャ / NMR / μSR
研究実績の概要

本研究の主題は、トポロジカル絶縁体表面内で完全偏極しているスピン構造を超低速μSRによって捉えることである。薄膜に平行に横磁場(TF)を印加し、TFに平行・反平行に向いたスピン流の時間反転対称性を破り、試料表面に垂直なキャントを引き出し、これをミュオンの時間スペクトルの変化(内部磁場、緩和率)で検出する。しかしながら、ミュオンのエネルギーを表面トポロジカル層に停止させるほど小さく(~1keV程度)に下げると、現状で稼働しているμSR施設では、さまざまなアーチファクトが発生し、緩和率や内部磁場の測定値が変化してしまう。
そこで、どの程度の測定確度が要求されるか、ミュオンサイトの超微細結合定数を磁化率と横磁場ミュオン回転周波数の温度依存性をスケール、すなわち、いわゆるK-χプロットをすることで、超微細結合定数(T/μB)を求めることが期待される。本年度は、トポロジカル絶縁体薄膜(テトラジマイト構造Bi1.5Sb0.5TeSe2)の磁化率測定及びバルクμSRの測定も行った。現在、解析を行っている。
また、分担者(田邉)は、トポロジカル試料表面に有機アニオンを被せることで、pnジャンクションを形成することに成功し、さらに表面に配置したゲート電圧で電子状態の制御も行えることを見出した。これは新たな展開を生むと期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

K-χプロットを行うためのNMRのナイトシフトの温度依存性測定が当初の見込みより遅れている。これは試料分量が少なく、期待した信号強度が得られないためである。今後、試料を追加で合成するとともに、測定系のノイズ低減の方策を検討する。

今後の研究の推進方策

最終年度であるため、論文のとりまとめに向けて研究を進める。具体的には、
1)ナイトシフトの温度依存性を測定し、K-χプロットを行う。
2)JPARCでの超低速μSRの測定を検討する(現在、未だ、施設のテスト段階であるが、そのテストに参加させて貰えるよう依頼中)
の二点である。

次年度使用額が生じた理由

学会発表旅費が見込み額よりも少なかったため残余が生じた。

次年度使用額の使用計画

最終年度であるため、論文投稿料及び学会発表のための旅費に使用する予定。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition2017

    • 著者名/発表者名
      Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Yosuke Satake, Khuong Kim Huynh, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Nano letters

      巻: 17 ページ: 2354-2360

    • DOI

      DOI 10.1021/acs.nanolett.6b05260

    • 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] In-plane topological p-n junction in the three dimensional topological insulator Bi2-xSbxTe3-ySey2016

    • 著者名/発表者名
      Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Yosuke Satake, Khuong Kim Huynh, Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 ページ: 13763 (8pages)

    • DOI

      DOI: 10.1038/ncomms13763

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 有機/無機界面での電荷移動を用いて作製した3次元トポロジカル絶縁体p-n接合デバイスの輸送現象2016

    • 著者名/発表者名
      田邉洋一, Tu Ngoc Han, 佐竹遥介, Huynh Kim Khuong, 谷垣勝巳
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] Thickness Dependence of Electric Transport in three - dimensional topological insulator Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3 ultrathin films2016

    • 著者名/発表者名
      Ngoc Han Tu, Yoichi Tanabe, Stephane Yu Mastushita, Khuong Kim HuynhB Kastumi Tanigaki
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] Topological p-n junction in three dimentional topological insulator Bi2-xSbxTe3-ySey fabricated by deposition of F4-TCNQ organic molecule2016

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Tanabe, Ngoc Han Tu, Stephane Yu Mastushita, Khuong Kim HuynhB Kastumi Tanigaki
    • 学会等名
      The 2nd Conference on Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      Nangjin (China)
    • 年月日
      2016-07-20 – 2016-07-20
  • [学会発表] Van deer Waals epitaxial growth of High quality Bi2-xSbxTe3-ySey ultrathin film grown by the catalyst free physical vappor deposition2016

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Tanabe, Ngoc Han Tu, Stephane Yu Mastushita, Khuong Kim HuynhB Kastumi Tanigaki
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology
    • 発表場所
      Prague (Czech)
    • 年月日
      2016-06-21 – 2016-06-21

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公開日: 2018-01-16  

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