Exploring higher-order topological states in van-der-Waals 2D materials

探索范德华二维材料中的高阶拓扑态

基本信息

批准号：
21H01022
负责人：
若村太郎
金额：
$ 11.73万
依托单位：
NTT Basic Research Laboratories
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題「原子層物質における高次トポロジカル現象の解明と制御」では、トポロジカルに非自明なバンド構造を有する原子層遷移金属ダイカルコゲナイド、MoTe2及びWTe2に着目し、3次元バルク結晶において1次元の弾道的端状態(ヒンジ状態)が生成される「高次トポロジカル状態」を電気伝導現象を通じて観測することを最終目標としている。具体的な測定方法としては、超伝導臨界電流の磁場依存性におけるヒンジ状態由来の短周期フラウンホーファー振動の観測、また素子端と素子内部の電流揺らぎ測定の比較によるヒンジ状態の弾丸的伝導状態の証明を目指す。加えて、空間反転対称性を持たない結晶構造に由来する非相反電気伝導現象、及び誘電分極と超伝導の結合による超伝導の電気的制御に関する研究も実施する。令和4年度は令和3年度に引き続き超伝導トポロジカル物質MoTe2の常伝導状態並びに超伝導状態における基礎物性の評価と超伝導特性の膜厚依存性の評価、また非相反電気伝導の観測を行った。加えて、2原子層のMoTe2において超伝導特性のゲート電圧による変調を試みた。また、本研究の最終目標であるヒンジ状態を電流揺らぎ測定を用いて同定するため、前年度に開発した原子層物質を用いた電流揺らぎ測定のためのセットアップを希釈冷凍機に実装し、薄膜化したWTe2を用いて低温にて電流揺らぎ測定を実施した。この素子には2原子層と極めて薄い六角窒化ホウ素を絶縁層としたトンネル電極を接合し、電極の素子端からの接合距離を変化させることにより、電流揺らぎの接合距離依存性の評価を試みた。この結果、電子が絶縁層を相関なくトンネリングすることで生じるショットノイズを測定することに成功した。一方、当初予想していた接合距離と電流揺らぎの相関は明らかではなかった。また、WTe2自体からも拡散的な伝導をする金属と同様と見られる電流揺らぎを生じることが判明した。

In this subject, "Understanding and Controlling Higher-Order Topological Phenomena in Atomic Layer Materials," we focus on the atomic layer transition metal dichalcogenides, MoTe2 and WTe2, which have a topologically non-trivial band structure, and the ultimate goal is to observe "higher-Order topological states" in which one-dimensional ballistic end states (hinge states) are generated in three-dimensional bulk crystals through electrical conduction 现象。一种特定的测量方法是观察到超导临界电流的磁场依赖性中的短周期Fraunhofer振动，并通过比较铰链状态中的子弹样传导状态，通过比较元素结束时电流波动的测量值。此外，将对源自没有空间反转对称性的晶体结构得出的非晶状体电导传导现象进行研究，以及通过介电偏振和超导性的偶联而对超导性的电控制。在2022财年，与2021财年一样，我们评估了在正常和超导状态下超导拓扑材料MOTE2的基本物理特性，评估了超导性质的膜厚度依赖性，并观察到了非近代电导率。此外，我们尝试通过两种原子层Mote2中的栅极电压调节超导特性。此外，为了确定铰链状态，这是本研究的最终目标，使用当前的波动测量值，使用上一年中开发的原子层材料进行了当前波动测量的设置，将其安装在稀释的冰箱上，并使用稀释的WTE2在低温下进行当前的波动测量。将该元素粘合到两种原子层，并用硼六角氮化物作为绝缘层制成的极薄隧道电极，并更改了从电极元素末端的连接距离，并尝试了电流波动的连接距离依赖性。结果，通过电子隧穿绝缘层而无需相关的电子产生的射击噪声是成功的。另一方面，连接距离和电流波动之间最初的预测相关性尚不清楚。还发现WTE2本身会产生当前的波动，这被认为与进行扩散的金属相似。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

原子層物質における多彩な超伝導現象

原子层材料中的各种超导现象

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakagahara Keisuke;Wakabayashi Katsunori;Masaya Kunimi and Ippei Danshita;若村太郎
通讯作者：
若村太郎

Giant nonreciprocal charge transport in superconducting few-layer Td-MoTe2

超导少层 Td-MoTe2 中的巨大不可逆电荷传输

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Wakamura;M. Hashisaka;S. Okazaki;T. Sasagawa;T.Taniguchi;K. Watanabe;K. Muraki and N. Kumada
通讯作者：
K. Muraki and N. Kumada

Homemade-HEMT-based transimpedance amplifier for high-resolution shot-noise measurements

用于高分辨率散粒噪声测量的自制 HEMT 跨阻放大器

DOI：
10.1063/5.0076196
发表时间：
2021
期刊：
Review of Scientific Instruments
影响因子：
1.6
作者：
Shimizu Takase;Hashisaka Masayuki;Bohuslavskyi Heorhii;Akiho Takafumi;Kumada Norio;Katsumoto Shingo;Muraki Koji
通讯作者：
Muraki Koji

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