2020 年度研究成果報告書

トポロジカル結晶絶縁体におけるトポロジカル状態の外場による変調とデバイス応用

研究課題

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研究課題/領域番号	18H01857
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分29010:応用物性関連
研究機関	筑波大学
研究代表者	黒田眞司筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
研究分担者	木村昭夫広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00272534) 秋山了太東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	トポロジカル絶縁体
研究成果の概要	本研究はトポロジカル結晶絶縁体であるSnTeおよび混晶の(Pb,Sn)Teにおいて、トポロジカル表面状態に起因する特異な物性を調べ、特に鏡映対称性を破る摂動が表面状態にどのような影響を及ぼすか明らかにすることを目的として研究を行った。分子線エピタキシーにより作製したSnTe, (Pb,Sn)Te薄膜に対し時間分解角度光電子分光測定により非占有状態を調べ、ディラック錘の全体像およびバルク価電子帯のラシュバ分裂を観察した。また、SnTeと強磁性体との接合構造に対して偏極中性子反射率測定により深さ方向の磁化の分布を調べ、トポロジカル表面状態により界面に磁化が誘起されることを明らかにした。
自由記述の分野	固体物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	トポロジカル結晶絶縁体においては、結晶の鏡映対称性によりトポロジカル表面状態が保護されており、鏡映対称性を破る摂動が表面状態にどのような影響を与えるかは興味ある課題である。本研究では、トポロジカル結晶絶縁体の代表物質であるSnTeおよび混晶の(Pb,Sn)Teにおいて非占有側の表面状態の観察および強磁性体との接合界面での磁化誘起の検出という成果を得ており、格子歪および磁化の発現という摂動が表面状態に与える影響を明らかにしたという点で意義ある成果であると言える。