Exploration of Emergent Functional Properties in Topological Semimetals with Strong Magnetic Coupling

强磁耦合拓扑半金属的涌现功能特性探索

• 批准号: 22KJ0212
• 负责人: メイヨー アレックス浩
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0212/
• 关键词: 磁性; トポロジカル半金属; 微細加工; 非相反伝導

本年度は、磁性半金属を対象としてらせん磁性の電流制御に取り組んだ。具体的には、単結晶試料に対して集束イオンビーム(FIB)による微細加工を施し、高密度電流の印加が可能なデバイスを作製した。作製したデバイスにおいて電流・磁場を印加することでヘリシティ(らせんの巻き方)の制御を試み、そのようすを非相反電気抵抗率の測定により検出した。加工方法は以下複数のアプローチを行った。１．TEM観察試料の作製で用いられる手法である「バルクピックアップ法」に倣い、対象のバルク試料からマイクロメートルスケールのブロックを切り出してSi基板上に配置後、電極を作製し、ホールバーの形状に整形した。２．事前に電極付けを行ったバルク試料に対してFIBによる大面積加工を行い、ホールバーの形状に整形した。バルクピックアップ法に倣ったアプローチでは良好なオーミック電極が得られず、電気抵抗率測定が困難であることがわかった。原因としては、今回の対象材料が一般の金属と比較してキャリア密度の小さい半金属であることから、加工に伴う試料表面のダメージやキャリアドープの影響を顕著に受けやすいことが考えられる。また、経験的に層状物質は加工ダメージを受けやすい可能性もあり、これも今回の対象材料では一因と考えられる。対応策として、スポット溶接やスパッタ蒸着などの方法で事前に電極を作製したバルク試料に対して加工を行ったところ、上述の問題は大きく改善し、当初の研究目的に据えたヘリシティの電気的制御の兆候を観測するに至った。ダメージに特に敏感な電極/試料界面のFIB加工を回避したことが功を奏したと考えられる。

今年，我们致力于针对磁性半法的螺旋磁性能的当前控制。具体而言，通过在单晶体样品上使用聚焦离子束（FIB）微结构制造了能够施加高密度电流的设备。试图通过施加电流和磁场来控制制造的装置来控制螺旋度（螺旋风的方式），并通过测量非重新磁电阻率来检测到这一点。处理方法以多种方式进行。 1。按照“批量拾取方法”，一种用于制备TEM观测样品的技术，从感兴趣的整体样品中切出微米尺度的块，放置在SI基板上，然后制造电极并形成孔杆的形状。 2。先前与电极附着的批量样品通过大面积使用fib处理，并形成孔杆的形状。发现无法使用遵循大量拾音器方法的方法获得良好的欧姆电极，从而难以测量电阻率。原因是当前靶向的材料是一种半金属，其载体密度比一般金属较小，因此由于加工和载掺杂而导致样品表面的损坏可能更容易受到载体掺杂影响的影响。此外，从经验上讲，分层材料可能容易受到处理损害的影响，这也被认为是本文针对的材料的一个因素。作为对策，使用斑点焊接或溅射沉积处理了带有电极提前制备的大量样品，并且上述问题得到了极大的改善，从而观察到了螺旋电气控制的指示，最初旨在研究目的。据信，避免在电极/样品界面处避免使用FIB处理，这对损坏特别敏感，这是成功的。