正方四角格子構造を有するトポロジカル半金属物質のバンドフィリング制御

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03472
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 近藤 隆祐 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (60302824)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: トポロジカル半金属 / 正四角格子 / 価数制御 / ディラック電子 / 価数制御 / 電荷密度波

研究成果の概要

ZrSiS系トポロジカル半金属 R(Sb, Bi)Te （R:ランタノイド元素）に対して，その価数制御を制御する方法を開発・適用した．RSbTe系はノーダルラインの位置するエネルギー準位より上にフェルミ準位が有る場合，既報と同様に電荷密度波が形成されること，下に有る場合，正四角格子に凧形の歪み入った2倍周期構造を取ること，が見出された．スピン軌道相互作用が電子系にもたらす影響を明らかにする目的で作成されたRBiTe系は，組成域によって電荷密度波が形成されることを明らかにした．電荷密度波の波数の変化を追うことにより，本研究で開発した試料作製法は，精密な価数制御が出来ることが判明した．

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

トポロジカル物質は，その内部にトポロジカルな電子構造に基づく仮想磁場を有する物質であり，次世代デバイスの基幹材料として期待され，開発が進められている．しかし，この性質を発現させるためには，仮想磁場を与える電子構造の付近にフェルミ準位を合わせることが必要となるが，この条件を自然に満たす物質は多くない．これまでにトポロジカルな電子構造をもつ物質は数多く報告されているが，実際にバルクとしてその性質を発現出来ていない物質が殆どである．本研究は，これに属する物質系でのトポロジカル物性の発現を目指すためには重要な実験技術である価数制御法を開発したものであり，学術的にも重要な意味を持つ．