高キュリー/ネール温度の原子層磁性体の開拓と量子異常ホール効果の高温化

高居里/尼尔温度原子层磁性材料及量子反常霍尔效应高温增强的研制

• 批准号: 22H00293
• 负责人: 平原 徹
• 金额: $ 26.96万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00293/
• 关键词: 物性実験; 表面界面; 原子層物質; 強磁性; 磁性トポロジカル絶縁体ヘテロ構造

まず、磁性元素としてVを用いた、磁性トポロジカル絶縁体ヘテロ構造の形成を目指し、これまで用いてきたMnと同様な方法で試料の作製を行った。具体的にはまずBi2Se3薄膜を形成し、その上にVとSeを共蒸着することでVがBi2Se3の最表面層に取り込まれることで、VBi2Se4/Bi2Se3を目指したが、まず蒸着中の電子回折パターンにおいて、Bi2Se3由来ではないものが出現した。そして角度分解光電子分光でバンド構造を測定した結果、VとSeの蒸着時間を増やすとBi2Se3の表面ディラックコーンの強度が弱くなった。これはVBi2Se4/Bi2Se3ではなく、VSe2/Bi2Se3というヘテロ構造が形成されたことを示唆しており、事実、測定されたバンド構造はVSe2のバンド構造と非常によく似ていた。理論計算ではVSeがBi2Se3の表面に堆積するよりも内部に潜り込んでVBi2Se4を形成する方がエネルギー的に安定であると示されていたが、この計算ではVSe2の形成が考慮されておらず、実際の実験条件とは違っていた。現状はSeとVの流束比が5:1で蒸着しているので、今後はこれを1:1に近づけることでVBi2Se4/Bi2Se3のヘテロ構造の作製を目指す。また、Mn(Bi,Sb)2Te4/(Bi,Sb)2Te3/Mn(Bi,Sb)2Te4のサンドイッチ構造について、面間・面直方向の強磁性相互作用を明らかにするため、スペーサーの(Bi,Sb)2Te3の厚みやSb濃度を変化させて、その強磁性特性を磁化測定や異常ホール効果で評価した。またキャリア密度をゲート電圧を印加して変化させ、キャリア密度依存性も確認した。その結果、面内はBloembergen-Rowland相互作用が優勢で、面間相互作用はそれに加えて強磁性層のカップリングがあるものと明らかになった。

首先，我们的目标是使用V作为磁性元素形成磁性拓扑绝缘体异质结构，并使用与迄今为止使用的Mn相同的方法制备样品。具体来说，我们首先形成Bi2Se3薄膜，然后在其顶部共蒸镀V和Se，从而将V纳入Bi2Se3的最外层，目的是在VBi2Se4/Bi2Se3图案中，获得非衍生自的图案。 Bi2Se3 出现。利用角分辨光电子能谱测量能带结构，结果表明，增加V和Se的沉积时间会减弱Bi2Se3表面狄拉克锥体的强度。这表明形成了 VSe2/Bi2Se3 异质结构，而不是 VBi2Se4/Bi2Se3；事实上，测量的能带结构与 VSe2 非常相似。理论计算表明，VSe穿透Bi2Se3内部并形成VBi2Se4比沉积在Bi2Se3表面上能量更稳定，但这种计算没有考虑VSe2的形成，与现实中的实验条件不同。目前，Se 和 V 的通量比为 5:1，因此未来我们的目标是通过将其增加到 1:1 来创建 VBi2Se4/Bi2Se3 异质结构。此外，为了阐明Mn(Bi,Sb)2Te4/(Bi,Sb)2Te3/Mn(Bi,Sb)2Te4夹层结构平面之间和垂直于平面之间的铁磁相互作用，我们研究了间隔物( Bi 通过改变 ,Sb)2Te3 的厚度和 Sb 浓度，我们使用磁化测量和反常霍尔效应评估了其铁磁特性。我们还通过施加栅极电压改变载流子密度来确认载流子密度依赖性。结果表明，面内 Bloembergen-Rowland 相互作用占主导地位，面间相互作用包括铁磁层中的耦合。

项目成果

Van Hove singularity and Lifshitz transition in thickness-controlled Li-intercalated graphene

厚度控制的嵌锂石墨烯中的范霍夫奇点和利夫希茨转变

• DOI: 10.1103/physrevb.105.235307
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: S. Ichinokura;M. Toyoda;M. Hashizume;K. Horii;S. Kusaka;S. Ideta;K. Tanaka;R. Shimizu;T. Hitosugi;S. Saito;and T. Hirahara
• 通讯作者: and T. Hirahara

Efficiency of electron doping to monolayer hexagonal boron nitride by alkali metals

碱金属对单层六方氮化硼的电子掺杂效率

• DOI: 10.1063/5.0140074
• 发表时间: 2023
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. Ichinokura;A. Hemmi;H. Cun;K. Tanaka;R. Shimizu;T. Hitosugi;T. Greber;and T. Hirahara
• 通讯作者: and T. Hirahara

二次元磁性体のトポロジカル量子物性に関する分光学的研究

二维磁性材料拓扑量子物理性质的光谱研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉澤龍;市井智章;櫻井敦教;杉本敏樹;平原 徹
• 通讯作者: 平原 徹

Tomsk University(ロシア連邦)

托木斯克大学（俄罗斯联邦）

二次元物質の量子物性：トポロジカル磁性と超伝導

二维材料的量子特性：拓扑磁性和超导性

• 发表时间: 2022
• 作者: 春山潤;杉本敏樹;杉野修;平原 徹
• 通讯作者: 平原 徹