| 研究課題/領域番号 |
23740236
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
横山 毅人 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (30578216)
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| キーワード | トポロジカル絶縁体 |
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| 研究概要 |
近年発見されたトポロジカル絶縁体は従来知られているバンド絶縁体とトポロジカルな意味で異なる状態として注目を集めている。その特徴は時間反転対称性を破らない摂動に対してロバストな表面状態の存在であり、表面の電子は低エネルギーでDirac方程式に従うことが知られている。
我々は、トポロジカル絶縁体に強磁性体を接合した系において、磁化が歳差運動をする時に表面に生成される電流を調べた。歳差運動の軸がトポロジカル絶縁体の面内にある場合、磁化の運動によって直流電流が生成されることがわかった。この整流効果はパリティ異常に起因しており、トポロジカルに保護されていることも明らかにした。
また、近年トポロジカル絶縁体を介したジョセフソン効果の実験が行われているが、我々はトポロジカル絶縁体表面におけるジョセフソン効果と近接効果を調べた。接合界面が乱れた接合を考え、超伝導領域はディラック電子ではなくシュレディンガー方程式に従う電子によりモデル化した。ジョセフソン電流の解析的な表式を与え、その特性とトポロジカル絶縁体表面に誘起される超伝導の対称性を明らかにした。最近の実験との整合性も明らかにした。
また、近年スピン軌道相互作用の強い物質によるスピン流の吸収を示唆する実験が報告されている。我々は、不純物に起因するスピン軌道相互作用の大きさが空間的に変化している場合のスピン流の吸収を調べた。電場あるいはスピン蓄積によるスピン流が存在している系を考え、スピン軌道相互作用の空間勾配に起因するスピン流の解析的な表式を与えた。これを応用し、異なるスピン軌道相互作用の大きさを持つ金属接合の界面におけるスピン流の吸収を議論し、実験との関連性も議論した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
トポロジカル絶縁体に強磁性を接合した系における、磁化のダイナミクスによる整流効果や、トポロジカル絶縁体表面におけるジョセフソン効果と近接効果を明らかにできた。また、スピン軌道相互作用の大きさが空間的に変化している場合のスピン流の吸収を発見できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
トポロジカル絶縁体の電流誘起磁壁移動の研究を行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
今年度は効率的に研究費の使用が出来た。トポロジカル絶縁体の研究は特にアメリカで進展著しいため、アメリカの学会において研究成果を発表、およびアメリカの研究者を訪れ研究打ち合わせをする。
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