顕微角度分解光電子分光で解明する極限トポロジカルエッジ状態

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新しく提案されるトポロジカル量子相では要求される実験条件が厳しさを増し、その観察には極限技術が必要となってきた。その代表例が「高次トポロジカルエッジ状態」「ワイル磁性電子状態」「マヨラナ励起状態」である。これらは応用利用への期待も大きいため、解明できるか否かが今後の物性物理学の発展を左右する。しかし、そのブレークスルーと成り得る直接バンド観察は極めてチャレンジングである。それを克服するため連続波発振レーザーを導入し、それと組み合わせた光電子分光装置のエネルギー・運動量分解能を確かめた。これらは装置開発を成功させる上で最重要となる項目であるが、計画通りの満足の行く性能が確かめられている。それを通じて整備された装置を用いて、様々な形態のトポロジカル状態を測定している。通常絶縁体、弱いトポロジカル絶縁体、高次トポロジカル物質など、１次元鎖の積層でトポロジカル相をデザインするこれまでの発展研究として、よりギャップサイズが大きく安定化を実現した新たなトポロジカル絶縁体の測定を行った。また、鉄系超伝導結晶の表面に新規スピン偏極状態を見出すなど、レーザー光電子分光の特徴となる高分解能測定を活かした実験を行った。磁気スキルミオン物質の電子構造においても一連の試料を用いた系統的な測定から、理論とも整合性の良い結果が得られている。ファンデルワールス結晶の剥離試料や、トポロジカル薄膜を組み込んだ材料による新規トポロジカル相の開拓研究を進めるためバキュームケースを活用した試料準備及び光電子分光実験も実施した。