原子層高温超伝導体を用いた高密度マヨラナ格子の創製への挑戦

利用原子层高温超导体创建高密度马约拉纳晶格的挑战

基本信息

批准号：
22K18966
负责人：
平原徹
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

SrTiO3(STO)基板上の単層FeSe薄膜は、40-109Kという高い転移温度Tcで超伝導を示すことが報告されている。これはバルクFeSeのTcが8Kであり、一般に物質を薄膜化するとTcが下がることを考えると、驚くべき事実である。このTc上昇の原因としてSTO基板とFeSe薄膜での界面が重要な役割を与えると考えられているが、我々はこれまでの研究によりSTO基板のNbドープ量が本質的な役割を果たしている可能性を突き詰めた。本研究ではこれを単層Fe(Se,Te)薄膜に発展させ、Fe(Se,Te)のトポロジカル超伝導特性を活用し、さらに自己組織的に磁性元素を並べることで、高温でマヨラナ正方格子を実現することが目的である。本年度はこの最終目標に向けて、まずはSTO上の単層FeTeの成長様式の評価と物性評価を走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定で行った。まず重要な知見として、FeTeはFeSeよりも低温の300℃で薄膜成長し、400℃程度の加熱により壊れてしまうことが分かった。STSによる電子状態測定において、単層FeTeの性質はバルクのものと大きく違わない反強磁性体であることが分かった。一方、STM像ではSTO表面の√13×√13集計が明確に観測された。この解釈として、FeTeとSTOの界面にTe原子が存在しており、STO表面の構造的な変調をうけるものの、FeSeのようにSTOからの電子ドープは妨げたれている可能性が示唆された。並行して、角度分解光電子分光による電子状態測定に向けて、新しい装置を購入し測定条件の最適化などを行った。

据报道，SrTiO3 (STO) 基底上的单层 FeSe 薄膜在 40-109K 的高转变温度 Tc 下表现出超导性。考虑到块状 FeSe 的 Tc 为 8K，并且当材料制成薄膜时 Tc 通常会降低，这是一个令人惊讶的事实。尽管人们认为 STO 衬底和 FeSe 薄膜之间的界面在导致 Tc 增加的过程中起着重要作用，但我们之前的研究表明 STO 衬底中 Nb 的掺杂量可能起着至关重要的作用。。在本研究中，我们将其开发成单层Fe(Se,Te)薄膜，利用Fe(Se,Te)的拓扑超导特性，并进一步以自组织方式排列磁性元素以创建马约拉纳方形高温晶格的目的是实现以下目的。今年，为了实现这一最终目标，我们首先使用扫描隧道显微镜/光谱学 (STM/STS) 测量评估了 STO 上单层 FeTe 的生长模式和物理特性。首先，一个重要的发现是FeTe在300°C时生长成薄膜，该温度低于FeSe，并且当加热到约400°C时会分解。使用 STS 进行的电子态测量表明，单层 FeTe 的性质是反铁磁性的，与块体的性质没有显着差异。另一方面，在STM图像中，清楚地观察到STO表面上的√13×√13聚集。这种解释表明，Te 原子存在于 FeTe 和 STO 之间的界面处，尽管它们受到 STO 表面的结构调制，但可以防止 STO 的电子掺杂，就像 FeSe 中一样。与此同时，购买了新设备并优化了测量条件，以便使用角分辨光电子能谱测量电子态。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
春山潤;杉本敏樹;杉野修;平原　徹
通讯作者：
平原　徹

SrTiO3基板上の単層FeSeの臨界電流による超伝導ギャップの推定

SrTiO3基片上单层FeSe临界电流估算超导能隙

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
出高志朗;田中友晃;一ノ倉聖;平原徹
通讯作者：
平原徹

磁性トポロジカル絶縁体MnBi2Te4サンドイッチ構造の電子構造とその温度依存性

磁拓扑绝缘体MnBi2Te4夹层结构的电子结构及其温度依赖性

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
石原和宜;出高志朗;一ノ倉聖;田中清尚;平原徹
通讯作者：
平原徹

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

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