| 研究実績の概要 |
トポロジカル絶縁体(TI)中転位の金属状態の実験的検証と、転位伝導や表面伝導の研究に不可欠なバルク絶縁性向上において以下の成果が得られた。
Bi-Sb TIについて、単結晶の塑性変形により転位を導入し、マイクロサンプルの電気伝導測定を行った。伝導条件を満たさない転位を導入した試料の電気伝導率の温度依存性は、未変形試料の測定結果と概ね一致した。これに対し、伝導条件を満たす転位を導入した試料では低温域で我々が過去に行ったミリメートルサイズの試料の電気伝導測定の結果と比較しても顕著な電気伝導率の低下が観測された。低温域の電気伝導率の転位密度依存性の解析の結果、転位伝導に起因することが明らかとなった。
転位伝導だけでなく、従来のTIの表面伝導の研究においても、バルク絶縁性の高い試料が不可欠であるため、Bi-Sbと同じトポロジカル指数をもつPb-(Bi,Sb)-Te系TIのバルク絶縁性向上にも取り組んだ。Pb-(Bi,Sb)-Te系については、これまでに得られたバルク絶縁性の高い結晶から剥離した薄片試料を用い、表面伝導率の温度依存性と磁気抵抗を測定した。その結果、表面２次元電子の弱反局在、およびShubnikov-de Haas振動が観測された。また、極低温STMにより表面状態の散乱機構についても明らかにした。
さらにバルク絶縁性を上げる目的でPb-(Bi,Sb)-(Te,Se)系TI結晶を作製した。HAADF-STEM観察により、バルク絶縁性向上の鍵となる秩序構造が形成されていることを明らかにした。また、組成の異なる試料の電気伝導測定を行った結果、幾つかの試料で電気伝導率の温度依存性が絶縁体的振舞いを示した。バルク電気伝導率が絶縁体的振舞いを示した結晶のマイクロサンプルの電気伝導測定を行った結果、局所的にバルク絶縁性の高い領域と低い領域が混在していることが明らかとなった。
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