| 研究課題/領域番号 |
17K18755
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
白石 誠司 京都大学, 工学研究科, 教授 (30397682)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| キーワード | トポロジカル絶縁体 / プレーナーホール効果 / 対称性 / スピン |
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| 研究実績の概要 |
本提案で目指すトポロジカルプレーナーホール効果の観測のためには強磁性体/トンネル絶縁体/トポロジカル絶縁体の三層構造が必要である。この構造において、強磁性体からの漏洩磁場がトポロジカル絶縁体のもつトポロジーを破壊しないために、良質なトンネル絶縁体が必要であることが理論的考察により明らかとなった。そこで代表者の有するMBE装置を用いて、良質なトンネル絶縁膜の成長を開始したが、初期の段階でMBE装置にリークが見つかり、その修理とメンテナンス、MBEの再立ち上げに予想以上の時間がかかり（リーク源の特定と修理に時間がかかってしまった）、当該デバイスの作製には至っていない。
そこで、MBEの修理中にトポロジカルプレーナーホール効果観測の際に重畳する可能性のあるトポロジカルなスピン変換機能を定量的に精査することを行い、All-electricなトポロジカルスピン変換をナノデバイス作製を通じて実現し、更にその現象にオンサーガー相反性があることも確認することができた。従来、トポロジカル絶縁体のスピン変換はスピン⇒電荷、電荷⇒スピンと片方のパスの変換しか1つの素子で実現できなかったが、本研究による現象に確かに相反性のあることを確認することができ、基礎物性物理学の面で大きな進歩を実現することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本来の研究目的の面ではやや遅れているが、これは装置トラブルが原因である。一方、本研究課題から派生したトポロジカル絶縁体物性の開拓という面では予想外の成果も得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2年目はMBE装置がようやく再稼働しつつあることも踏まえて、本来の目標の達成に向けてナノデバイスプロセス技術の向上を行い、トポロジカルプレーナーホール効果の観測を目指す。また、やや瓢箪から駒、の感もあるが、実験に成功している相反性のあるトポロジカルスピン変換については折角のチャンスであるので、引き続き研究を推進する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度はMBE装置の修理・メンテナンスに手こずったために予定より研究が進展しなかった。そのため、研究費を使用する機会に乏しく、2年目である今年度に積み残しが生じている。
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