2008 Fiscal Year Annual Research Report
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
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19674002
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安藤 陽一 Osaka University, 産業科学研究所, 教授 (90371286)
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| Keywords | 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 / フェルミアーク / 高品質単結晶 / 輸送特性 |
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| Research Abstract |
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幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」として量子スピンホール効果を示すことが提案されており、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、乱れの効果を取除いたときの高温超伝導銅酸化物における本質的な物性を解明するために、電気化学酸化によって導入した過剰酸素を「ステージング現象」を利用して秩序化したLa_2CuO_4+δと、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の2つの系において単結晶の純良化を一層押し進めた。
これと並行してスピンホール絶縁体PbSの単結晶作製とキャリア濃度制御技術を確立してスピンホール伝導度の決定を試み、さらにトポロジカル絶縁体Bi_1-xSb_xに関しても超高品質単結晶の作製技術を確立してこの物質におけるスピン分極した特異な表面電子状態の解明を進めた。
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