原子層物質におけるバレースピン分極の物理の完全解明と制御

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06786
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 篠北 啓介 京都大学, エネルギー理工学研究所, 特定助教 (60806446)
• 研究期間 (年度): 2017-08-25 – 2019-03-31
• キーワード: 原子層物質 / バレートロニクス / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 励起子

研究成果の概要

近年、結晶内の運動量であるバレー自由度に着目することで、高速動作する次世代デバイスを達成しようとするバレートロニクスが注目を集めている。本研究課題では、運動量空間のバレー自由度とスピンの自由度が結合した「バレースピン」による新規な機能性が発現する原子数層の単層遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2, M=Mo, W, X=S, Se)において、バレー分極状態の緩和メカニズムの完全解明と制御を目指した。デバイス構造と分光手法を組み合わせることで、バレー分極状態の緩和メカニズムへの理解を深めるとともに、高いバレー分極率を達成するための新たな知見を集積した。

自由記述の分野

ナノ光科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、これまで未解明であった中性励起子のバレー分極率の緩和メカニズムを完全に解明し、バレー分極率を制御する新たな方法を実証した。また、荷電励起子のバレー分極状態の包括的な緩和ダイナミクスを明らかにした。これにより、荷電励起子のバレー分極状態緩和メカニズムの理論的な研究を推進して、将来のバレートロニクスデバイスの実現に向けての新たな知見を集積することができた。