インフォマティックスの先をゆき応用も志向したトポロジカル電子材料の開拓

开发超越信息学、面向应用的拓扑电子材料

• 批准号: 21H04652
• 负责人: 笹川 崇男
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04652/
• 关键词: トポロジカル電子物質; 第一原理計算; 単結晶; 角度分解光電子分光; 磁気輸送特性

理論から新概念の提案が続いているトポロジカル電子物質を対象として、マテリアルズ・インフォマティクス（ＭＩ）を活用しつつ、そのスキームだけでは探索・開拓することが難しい物質群の開発に挑戦している。① ＭＩから発掘するスジの良い化合物（「経験」と「勘」に基づく実績を活かし新概念へ発展）② 現状のＭＩでは見逃してしまう化合物（複数フェルミ面系、構造敏感な電子相、低次元系など）③ 今後のＭＩでも扱うことが難しい化合物（構造非対称系、磁性系、強相関系、超伝導系など）などを独自の物質・現象・物性・機能の開拓を行う戦略として設定し、「第一原理計算」「純良単結晶育成」「先端分光計」「極限環境物性評価」を武器として実証実験を推進した。学会発表や論文発表にまで至った本年度に扱った物質は、絶縁体(In2Se3, Fe-BiSbTe2Se, AgCrSe2, CuInP2S6, WSe2, h-BN, NiS2)から半金属(ReSe2, WTe2, MoS2, ZrSiS, HfSiS)、超伝導体(MoTe2, PdBi2, CaSb2, NbTe2, Bi2Sr2CaCu2O8)まで、多岐にわたった。新しい展開として特筆すべきは、高品質な単結晶として開発の進んだ種々の van der Waals 層状物質について、バルクとは異なる数層や自然には存在しない積層様式の構造体についての低次元電子状態を創製し、その電子構造も解明することに成功したことが挙げられる。

针对理论中不断提出新概念的拓扑电子材料，我们正在接受开发一组仅使用材料信息学（MI）难以探索和利用的材料的挑战。 ① 从 MI 中挖掘出的具有良好条纹的化合物（基于经验和直觉开发新概念） ② 当前 MI 忽略的化合物（多费米表面体系、结构敏感电子相、低维化合物）体系等） ③我们制定了战略，针对未来MI中难以处理的化合物（结构不对称系统、磁系统、强相关系统、超导系统等）开发独特的材料、现象、物理性质和功能，并推进示范实验使用计算、纯单晶生长、先进的光谱仪以及极端环境下的物理性能评估。今年处理的材料范围包括绝缘体（In2Se3、Fe-BiSbTe2Se、AgCrSe2、CuInP2S6、WSe2、h-BN、NiS2）到半金属（ReSe2、WTe2、MoS2、ZrSiS、HfSiS） ）、超导体（MoTe2、PdBi2、CaSb2、NbTe2、 Bi2Sr2CaCu2O8）。一个值得注意的新进展是各种范德华层状材料的低维电子态，这些材料已开发为高质量单晶，具有与块体不同的多个层，以及自然界中不存在的堆叠结构的一个例子。是成功地创造了分子并阐明了其电子结构。

项目成果

Switchable out-of-plane shift current in ferroelectric two-dimensional material CuInP2S6

• DOI: 10.1063/5.0074371
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Yijin Zhang;Rei Taniguchi;S. Masubuchi;R. Moriya;Kenji Watanabe;T. Taniguchi;T. Sasagawa;T. Machida

複数層WSe2のサブバンド準位における共鳴トンネル効果の観測

多层WSe2子带能级谐振隧道效应的观察

• 发表时间: 2021
• 作者: 竹山 慶;守谷 頼;岡崎 尚太;張 奕勁;増渕 覚;渡邊 賢司;谷口 尚;笹川 崇男;町田 友樹
• 通讯作者: 町田 友樹

モット絶縁体NiS2のステップ近傍における絶縁ギャップ観察

莫特绝缘子NiS2台阶附近绝缘间隙的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 安井勇気;岩田孝太;岡崎尚太;宮坂茂樹;杉本宜昭;花栗哲郎;高木英典;笹川崇男
• 通讯作者: 笹川崇男

物質材料研究から次の“常識”の創出へ～古くて新しい半導体材料からトポロジカル物質、超伝導材料まで～

从材料研究到创造下一个“常识”～从新旧半导体材料到拓扑材料和超导材料～

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoyuki Hisano;Tomoki Kodama;Takeharu Haino;矢野力三
• 通讯作者: 矢野力三

超高速時間分解電子回折とシミュレーションによる超イオン導電体AgCrSe2の散漫散乱の研究

使用超快时间分辨电子衍射和模拟研究超离子导体 AgCrSe2 中的漫散射

• 发表时间: 2022
• 作者: 千足勇介;中村飛鳥;下志万貴博;古賀淳平;矢野力三;笹川崇男;石坂香子
• 通讯作者: 石坂香子