三次元磁性トポロジカル絶縁体による空間的表面状態制御

使用三维磁拓扑绝缘体的空间表面状态控制

基本信息

批准号：
21K13854
负责人：
矢野力三
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では磁性トポロジカル絶縁体を使った物性制御を試みている。今期ではFe-BiSbTe2Se (Fe-BSTS)を微細加工して輸送特性を評価と、新たなる磁性ドープトポロジカル絶縁体の探索を行った。昨年度にFe-BSTSが磁性トポロジカル絶縁体として有望であることを報告してきた。今回はこの物質の微小結晶デバイス（電極間間隔は数μm程度）を作製して輸送特性の評価を行った。バルク結晶で確立してきたイオン液体を使った表面化学ポテンシャル制御と、今回はさらに、結晶の基板側にも固体ゲートを使用して下側の表面化学ポテンシャル制御も試みた。Fe-BSTSは微小薄片化したことで表面からの寄与率が支配的になり、高磁場で抵抗が振動する現象を観測した。当初、これはフェルミ面の大きさを反映したShubnikov de Haas(SdH)振動かと思われたが、磁場の逆数1/Bではなく磁場Bに対して周期的であることと、ゲート依存性に乏しいことから、別の量子振動である可能性を検討している。対比実験として非磁性トポロジカル絶縁体Sn-BiSbTe2S (Sn-BSTS)を使用して同様の実験を行ったところ、こちらでは量子ホール効果や通常のゲート依存性をもつSdH振動と思われる磁場中の抵抗変化を観測した。このことからFe-BSTSでの磁気振動は別の磁気振動現象である可能性が高く、その一つの候補として普遍的ゆらぎ(UCF)が挙げられる。これは電極間での複数の干渉パスが存在することで生じる現象で、非磁性トポロジカル絶縁体においては観測例がある。一方でこの現象は磁性が存在する状況では出現しにくいことが知られていることから、今後さらにこの振動の起源について詳細に調べる必要がある。そのため、より磁化が大きい磁性トポロジカル絶縁体の開発のためにも今期ではさらに新たな候補物質の探索を結晶の作製方法から見直して試みた。

在这项研究中，我们试图使用磁性拓扑绝缘体来控制物理特性。在本学期，我们微加工了 Fe-BiSbTe2Se (Fe-BSTS)，评估了其输运特性，并寻找新的磁掺杂拓扑绝缘体。去年，我们报道了 Fe-BSTS 作为磁性拓扑绝缘体很有前景。这次，我们使用这种材料制作了微晶器件（电极间距为几微米）并评估了其传输特性。除了已经为块状晶体建立的使用离子液体控制表面化学势之外，这次我们还尝试通过在晶体的基板侧使用固体栅极来控制下侧的表面化学势。当Fe-BSTS被制成微薄片时，表面的贡献占主导地位，我们观察到电阻在高磁场中振荡的现象。最初，这被认为是反映费米面大小的舒布尼科夫德哈斯（SdH）振荡，但它相对于磁场 B 而不是磁场 1/B 的倒数是周期性的，并且它的周期性较差。因此，我们正在考虑它是另一种量子振荡的可能性。作为对比实验，我们使用非磁性拓扑绝缘体 Sn-BiSbTe2S (Sn-BSTS) 进行了类似的实验，发现磁场中的电阻，这被认为是量子霍尔效应或正常的栅极相关 SdH振荡，被观察到的变化。由此看来，Fe-BSTS中的磁振荡很可能是另一种磁振荡现象，其中一个候选者是普适涨落（UCF）。这是由于电极之间存在多个干扰路径而发生的现象，并且已在非磁性拓扑绝缘体中观察到。另一方面，众所周知，这种现象在磁性存在的情况下很难发生，因此未来有必要更详细地研究这种振动的起源。因此，为了开发具有更高磁化强度的磁拓扑绝缘体，本学期我们试图通过回顾晶体生产方法来寻找新的候选材料。

项目成果

期刊论文数量（37）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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～

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

Andreev Bound States and Doppler Shift in La1.85Sr0.15CuO4/Au Junctions

La1.85Sr0.15CuO4/Au 结中的 Andreev 束缚态和多普勒频移

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
JPS Conference Proceedings
影响因子：
0
作者：
Hironori Teshima;Kang Donguhn;Takashi Sakamori;Rikizo Yano;Yuya Hiramatsu;Shun Tamura;Keiji Yada;Yukio Tanaka;Takao Sasagawa;Satoshi Kashiwaya
通讯作者：
Satoshi Kashiwaya

トポロジカル絶縁体表面を介した超伝導近接効果の磁場応答

拓扑绝缘体表面超导邻近效应的磁场响应