| 研究実績の概要 |
本研究では、空間反転対称性の破れた結晶において強いスピン軌道相互作用がもたらす特徴的な電子状態を、走査型トンネル顕微鏡を用いた原子分解能分光イメージング測定により探索する。特に、トポロジカル絶縁体及びRashba効果に注目し、実空間・波数空間の両面からそれらが共存する特異な電子状態の解明を目指す。具体的には、重元素からなる中心対称性のない層状極性半導体BiXY(X = Se, Te, Y = Cl, Br, I)をプロトタイプ物質として組成・キャリア濃度・不純物・磁場効果に関する系統的な測定を行う。
本年度は、昨年度に引き続きBiTeIの測定を行った。この物質は非常に大きなRashba効果を示すことが知られている。また初年度の結果からスピン分裂バンドに起因した電子定在波が観測され、それがトポロジカル絶縁体の電子定在波と共通した機構を持つことがわかっている。そこで、スピン偏極した電子の散乱、特に磁性不純物による散乱がどのように電子定在波に現れるかについて着目した。試料は、非磁性不純物としてAg, 磁性不純物としてCr, Mn, FeをBiと置換したものを用いた。測定結果は、非磁性不純物(Ag)の場合には、不純物を入れないBiTeIと同様の電子定在波が観測されたのに対し、磁性不純物の場合は電子定在波が弱められる傾向にあることが観測された。また、副産物として、AgがSTM像に明瞭に観測されたことから、BiTeIのドメイン構造の対称性を決定することができた。昨年度までのものを含むこれらの結果をまとめ、自発分極による両極性キャリアの誘起について論文を投稿した。
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