トポロジカルナノリボンの作成と電子状態解析

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24654096
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 相馬 清吾 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (20431489)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 角度分解光電子分光 / トポロジカル絶縁体 / 界面 / スピントロニクス

研究概要

トポロジカル絶縁体の表面/エッジ状態について精力的な研究が行われており、これまでに多くのトポロジカル絶縁体が発見されてきたが、そのほとんどは３次元物質に限られてきた。一方で幾つかの薄膜物質において2 次元トポロジカル絶縁体の発現が提案されているが、1 次元エッジ状態の観測が難しく、その存在は確認されていない。本研究では、トポロジカル絶縁体の薄膜ナノリボン試料の作成と１次元エッジ状態の観測を目指し、高分解能化を達成したスピン分解 ARPES を駆使することで、トポロジカル絶縁体や関連物質の電子/スピン構造の決定に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Relationship between Fermi-surface warping and out-of-plane spin polarization in topological insulators : A view from spin-resolved ARPES (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nomura, S. Souma, A. Takayama, T. Sato, T. Takahashi, K. Eto, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 89 ページ: 0451341-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.045134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermiology of the Strongly Spin-Orbit Coupled Superconductor Sn_1-xIn_xTe : Implications for Topological Superconductivity (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Tanaka, K. Nakayama, S. Souma, T. Takahashi, S. Sasaki, Z. Ren, A. A. Taskin, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: vol. 110 ページ: 206804-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.206804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two types of Dirac-cone surface states on the (111) surface of topological crystalline insulator SnTe (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, T. Shoman, K. Nakayama, S. Souma, T. Sato, T. Takahashi, M. Novak, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 88 ページ: 235126-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.235125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunability of the k-space location of the Dirac cones in the topological crystalline insulator Pb_1_-_xSn_xTe (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, T. Sato, K. Nakayama, S. Souma, T. Takahashi, Zhi Ren, M. Novak, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 87 ページ: 155105-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.155105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation of topological states and the bulk band gap using natural heterostructures of a topological insulator (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, K. Eto, Y. Tanaka, T. Sato, S. Souma, T. Takahashi, Kouji Segawa, and Yoichi Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: vol. 109 ページ: 236804-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.236804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental realization of a topological crystalline insulator in SnTe (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, Z. Ren, T. Sato, K. Nakayama, S. Souma, T. Takahashi, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Nature Phys 巻: vol. 8 ページ: 800-803
  • DOI: 10.1038/nphys2442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Polarization of Gapped Dirac Surface States Near the Topological Phase Transition in TlBi(S_<1-x>Se_x) (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Komatsu, M. Nomura, T. Sato, A. Takayama, T. Takahashi, K. Eto, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: vol. 109 ページ: 186804-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.186804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Rashba effect of Bi(111) thin film studied by high-resolution spin-resolved ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, T. Sato, S. Souma, and T. Takahashi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Tech 巻: vol. 30 ページ: 04E107-1-5
  • DOI: 10.1116/1.4731467
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable spin polarization in bismuth ultrathin film on Si(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Takayama, T. Sato, S. Souma, T. Oguchi, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Nano lett 巻: vol. 12 ページ: 1776
  • DOI: 10.1021/nl2035018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of electronic structure upon Cu doping in the topological insulator Bi_2Se_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka, K. Nakayama, S. Souma, T. Sato, N. Xu, P. Zhang, P. Richard, H. Ding, Y. Suzuki, P. Das, K. Kadowaki, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 85 ページ: 125111-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.125111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological surface states in lead-based ternary telluride Pb(Bi_<1-x>Sb_x)_2Te_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, M. Komatsu, M. Nomura, T. Sato, A. Takayama, T. Takahashi, K. Eto, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: vol. 108 ページ: 116801-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.116801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable Dirac cone in the topological insulator Bi_<2-x>Sb_xTe_3-ySe_y (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Arakane, T. Sato, S. Souma, K. Kosaka, K. Nakayama, M. Komatsu, T. Takahashi, Z. Ren, K. Segawa, and Y. Ando
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: vol. 3 ページ: 636-1-5
  • DOI: 10.1038/ncomms1639
  • 査読あり
• [学会発表] Spin-helical Dirac-cone surface states of 3D topological materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Seigo Souma
  • 学会等名: AIMR/UCL Materials Workshop
  • 発表場所: London、UK
  • 年月日: 20131121-22
  • 招待講演
• [学会発表] トポロジカル絶縁体新物質と吸着成長した金属薄膜の高分解能ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20130925-28
  • 招待講演
• [学会発表] スピン分解ARPESによるディラック電子系の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 金研CMRIシンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130121-22
  • 招待講演
• [学会発表] トポロジカル絶縁体の高分解能ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 平成25年度筑波大-KEK連携推進事業研究会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2013-03-02
  • 招待講演
• [学会発表] スピン分解光電子分光によるスピントロニクス研究の新展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20120924-27
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光を用いたトポロジカル絶縁体の高分解能ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 高エネ研CMRC研究会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] "Spin-resolved ARPES on topological insulators"、AIMR workshop"Topological Functional Materials and Devices" (2012)
  • 著者名/発表者名: Seigo Souma
  • 学会等名: AIMR
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2012-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] スピン分解ARPESによるトポロジカル絶縁体の電子構造の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 東大物性研短期研究会"極限コヒーレント光科学研究センタ-(LASOR)発足記念ワークショップ
  • 発表場所: 柏市
  • 年月日: 2012-11-29
  • 招待講演