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2010 年度 実績報告書

モット絶縁体とスピンホール絶縁体:普通でない絶縁体の物理の究明

研究課題

研究課題/領域番号 19674002
研究機関大阪大学

研究代表者

安藤 陽一  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90371286)

キーワードモット絶縁体 / スピンホール効果 / 酸化物高温超伝導体 / ナローギャップ半導体 / スピントロニクス / トポロジカル絶縁体 / 高品質単結晶 / 磁気抵抗
研究概要

絶縁体は古くて新しい材料である。例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると,普通の金属まで変化していく途中で高温超伝導や巨大磁気抵抗などの巨大物性が現れるが、その際の物理の本質はまだよくわかっていない。また、スピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は電場によってスピン流を誘起できる「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、その中でもバンド構造が一定の位相幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」としてスピン偏極した金属的表面状態を持つことが明らかになり、近年大きな注目を集めている。そこで本課題では、これらの普通でない絶縁体の物理を解明することを目的として、研究代表者が持つ高品質単結晶成長技術、高度なドーピング制御技術、極低温での精密物性測定技術を活かした研究を推進している。本年度のモット絶縁体の研究においては、電子と正孔の両極性ドーピングができる(Y,La)(Ba,La)_2Cu_3O_yにおける電子-正孔ドープ非対称の詳細を調べた。また、トポロジカル絶縁体に関する研究を精力的に推進し、トポロジカル絶縁体に特有の角度依存磁気抵抗振動現象の解明、新しい構造を持つトポロジカル絶縁体TlBiSe_2の発見、これまでで最高のバルク絶縁性を持つトポロジカル絶縁体新物質Bi_2Te_2Seの発見、トポロジカル絶縁体ベースの超伝導体であるCuxBi_2Se_3における超伝導状態の物性解明など、多くの成果を得た。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (17件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Bulk superconducting phase with a full energy gap in the doped topological insulator Cu_xBi_2Se_32011

    • 著者名/発表者名
      M.Kriner
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 106 ページ: 127004(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] トポロジカル絶縁体の実験研究2010

    • 著者名/発表者名
      安藤陽一
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 45 ページ: 667-680

  • [雑誌論文] Large bulk resistivity and surface quantum oscillations in the topological insulator Bi_2Te_2Se2010

    • 著者名/発表者名
      Zhi Ren
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 241306(R)(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Evidence for the Dirac-Cone Topological Surface States in the Ternary Chalcogenide TlBiSe_22010

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Sato
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 136802(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breakdown of the universal Josephson relation in spin-ordered cuprate superconductors2010

    • 著者名/発表者名
      A.A.Schafgans
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 100505(R)(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oscillatory angular dependence of the magnetoresistance in a topological insulator Bi_<1-x>Sb_x2010

    • 著者名/発表者名
      A.A.Taskin
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 121302(R)(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical potential jump between the hole-doped and electron-doped sides of ambipolar high-T_c cuprate superconductors2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ikeda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 020503(R)(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zero-doping state and electron-hole asymmetry in an ambipolar cuprate2010

    • 著者名/発表者名
      Kouji Segawa
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 6 ページ: 579-583

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-polarized surface bands of a three-dimensional topological insulator studied by high-resolution spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Akinori Nishide
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 12 ページ: 065011(1-14)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angular-dependent oscillations of the magnetoresistance in Bi_2Se_3 due to the three-dimensional bulk Fermi surface2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Eto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 81 ページ: 195309(1-5)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards a Two-Dimensional Superconducting State of La_<2-x>Sr_xCuO_4 in a Moderate External Magnetic Field2010

    • 著者名/発表者名
      A.A.Schafgans
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 104 ページ: 157002(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-orbit coupling and anomalous angular-dependent magnetoresistance in the quantum transport regime of PbS2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Eto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 81 ページ: 161202(R)(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron interactions and charge ordering in CUO_2 compounds2010

    • 著者名/発表者名
      B.Muschler
    • 雑誌名

      European Physical Journal Special Topics

      巻: 188 ページ: 131-152

    • 査読あり
  • [学会発表] Cu_xBi_2Se_3の超伝導2011

    • 著者名/発表者名
      M.クリーナー
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-28
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体を舞台とした超伝導体Cu_xBi_2Se_3の輸送特性2011

    • 著者名/発表者名
      瀬川耕司
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-28
  • [学会発表] バルク絶縁性の高い新トポロジカル絶縁体Bi2Te2Seの表面量子振動2011

    • 著者名/発表者名
      安藤陽一
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体候補物質Pb系三元カルコゲナイドの単結晶作製と輸送特性2011

    • 著者名/発表者名
      江藤数馬
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] Bi_<1-x>Sb_xエッジ状態における準粒子散乱の解析2011

    • 著者名/発表者名
      中村史一
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] タリウム系トポロジカル絶縁体の高分解能ARPES2011

    • 著者名/発表者名
      小松誠
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 新トポロジカル絶縁体TiBiSe_2の高分解能ARPES2011

    • 著者名/発表者名
      相馬清吾
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 高分解能ARPESによるトポロジカル絶縁体TlBi(Se_xS_<1-x>)_2の電子状態2011

    • 著者名/発表者名
      高坂研一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 両極ドープ系Y_<1-z>La_z(Ba_<1-x>La_x)_2Cu_3O_yの角度分解光電子分光2011

    • 著者名/発表者名
      植村渉
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • 年月日
      2011-03-25
  • [学会発表] Magneto-Optics in the search for the topological insulating state2011

    • 著者名/発表者名
      Alexander Schafgans
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2011
    • 発表場所
      米国テキサス州ダラス市
    • 年月日
      2011-03-22
  • [学会発表] Materials Studies of Topological Insulators and Superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Ando
    • 学会等名
      International Meeting on High-Accuracy, Hierarchical and Many-Body Schemes for Materials Simulations
    • 発表場所
      東京大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-03-11
  • [学会発表] 両極ドープ系Y_<1-z>La_z(Ba_<1-x>La_x)_2Cu_3O_yの角度分解光電子分光2011

    • 著者名/発表者名
      植村渉
    • 学会等名
      第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2011-01-10
  • [学会発表] Novel transport properties of Bi-Sb and other topological insulators2010

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Ando
    • 学会等名
      Workshop on Topological Insulators and Superconductors
    • 発表場所
      米国ニュージャージー州ブリンストン大学(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-04
  • [学会発表] Bi_<1-x>Sb_xにおけるバンドのSbドープ量依存性2010

    • 著者名/発表者名
      中村史一
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Bi_2Se_3およびPbSにおける異常スピンホール効果とバルクスピンホール伝導度2010

    • 著者名/発表者名
      江藤数馬
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体候補物質タリウム系三元カルコゲナイド単結品の輸送特性2010

    • 著者名/発表者名
      瀬川耕司
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] Unusual Quantum Magnetotransport in a Topological Insulator Bi_<1-x>Sb_x2010

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Ando
    • 学会等名
      19th International Conference on the Application of High Magnetic Fields in Semiconductor Physics and Nanotechnology (HMF19)
    • 発表場所
      福岡国際会議場(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-05
  • [備考]

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/fmc/wakate_s.html

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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