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，使用与到目前为止使用的MN相同的方法制备样品，旨在使用V作为磁元素形成磁性拓扑绝缘子的异质结构。具体而言，我们首先形成了BI2SE3薄膜，并在其上共同沉积了V和SE，并将V纳入BI2SE3的最外面层，旨在用于VBI2SE4/BI2SE3，但首先在沉积过程中的电子衍射模式中，该部分未从Bi2Se3衍生出。然后，使用角度分辨的光电子光谱法测量频带结构，当V和SE增加时，BI2SE3的表面狄拉克锥的强度变得较弱。这表明形成了一种称为VSE2/BI2SE3而不是VBI2SE4/BI2SE3的异质结构，实际上，测得的频带结构与VSE2非常相似。理论计算表明，当VSE被埋在内部并形成VBI2SE4而不是沉积在BI2SE3的表面上时，VSE的稳定性更高，但是该计算没有考虑到VSE2的形成，这与实际的实验条件不同。目前，SE与V的通量比在5：1存放，因此，将来我们旨在通过将其提高到1：1来创建VBI2SE4/BI2SE3的异质结构。此外，对于Mn（BI，SB）2TE4/（BI，SB）2TE3/MN（BI，SB）2TE4的三明治结构，平面与垂直于平面，垂直于间距的厚度和SB浓度的速度更改的构型构型的厚度和SB浓度的元素测量的厚度和SB浓度进行了评估。还通过施加栅极电压来改变载体密度，并确认载体密度依赖性。结果，据揭示了Bloembergen-Rowland相互作用在平面中占主导地位，并且平面间相互作用还包括铁磁层的耦合。

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