【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】26870086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トポロジカル絶縁体 / トポロジカル結晶絶縁体 / スピン軌道相互作用 / 2次元伝導 / メゾスコピック / 光電子分光 / 磁性 / MBE / 角度分解光電子分光 / 磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / ワイル半金属 / 時間反転対称性 / スピントロニクス / 半導体 / 弱反局在効果 / ディラックコーン / 強磁性

【研究成果の概要】

本研究ではトポロジカル結晶絶縁体(TCI)において、その鏡映対称性がもたらすトポロジカル表面状態（TSS）について、磁性元素の添加による影響を探ることを目指した。まずは高品質単結晶薄膜SnTeにおいて2次元弱反局在効果を観測し、それがTSS由来であることを明らかにした。また補償元素Sb添加を行った所、バルクキャリア低減と、さらにp型・ｎ型両タイプの作製に成功した。その試料において角度分解光電子分光測定を行った結果、TSS由来のディラックコーンの観測に成功した。またSnTeへの磁性元素Mnのドーピングによって強磁性化することにも成功し、低Mn濃度試料では強磁性とTSSが両立しうることを示した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】26287071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トポロジカル絶縁体 / スピン分解光電子分光 / スピントロニクス / 表面・界面物性 / 光電子分光 / スピン軌道相互作用 / ラシュバ効果 / スピンエレクトロニクス

【研究成果の概要】

固体中で動く電子は、スピン軌道相互作用や結晶の対称性により様々な方向に向くスピンを持つ。本研究ではスピンと運動量の関係が重要な影響を持つ高機能物質の電子状態を解明するために、スピン分解ARPES装置の改造と、これを用いた電子構造研究を行った。その結果、ワイル半金属の表面フェルミアーク、希薄磁性半導体GaMnAsのAsホールバンド、重金属薄膜の１次元エッジ状態、線ノード半金属の表面状態などの電子状態の観測に成功した。これらの成果から、新規トポロジカル物質相の開拓、およびGaMnAaの強磁性機構の解明に成功したと結論した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】26800165 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

時間分解光電子分光法 / トポロジカル絶縁体 / 光起電力 / スピン偏極電流 / 銅酸化物高温超伝導体 / ディラック電子系 / 超高速現象 / トポロジカル系物質 / スピントロニクス / 光電子分光 / 時間分解 / ワイル半金属 / 時間分解光電子分光 / 近藤半導体 / 表面光起電力

【研究成果の概要】

時間分解光電子分光法の高度化と汎用化を進め、新しい切り口からの研究を開拓した。１.非占有側のバンドを直接観測できるという原理を用いて、種々のトポロジカル物質（トポロジカル絶縁体TIやワイルセミメタル）の分類を進めた。２．固体表層数ナノメートルに特異的な光現象を観測できる特徴を生かして、世界に先駆けてTI表面に光起電力が生じることを見出した。この現象を利用した新機能を提案し基礎づけた。３．銅酸化物高温超伝導体の光応答を精査して、全く新しい超伝導機構を提案した。４．光学材料として期待されるディラック電子系物質の光励起状態とダイナミクスを系統的に調べ、反転分布の実現やモデルの適用可能性を議論した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)