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磁性トポロジカル絶縁体薄膜における新規量子輸送現象の探索

磁拓扑绝缘体薄膜中新型量子输运现象的探索

基本信息

批准号：
22K13988
负责人：
佐藤雄貴
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではトポロジカル絶縁体Bi2Te3薄膜を基にした超格子を作製し、磁化ダイナミクスに起因した創発インダクション効果や、超格子構造における磁気構造を緻密に制御することで現れるアクシオン絶縁体状態において理論的に提案されている電気磁気効果の観測を目指している。当該年度ではこれらに加えて、Se元素を含む分子線エピタキシャル蒸着装置を新たに立ち上げ、（１）トポロジカル超伝導体Fe(Se,Te)の薄膜作製と（２）トポロジカル絶縁体薄膜との接合系Bi2Te3/Fe(Se,Te)の作製に取り組んだ。（１）ではMBE法によるFe(Se,Te)薄膜の成長条件と、超伝導特性に与える影響を系統的に調べた。その結果Se, Teの各元素フラックスの仕込み値を制御することで膜中の化学組成を全域にわたって制御可能であることが分かった。またパルス強磁場を含む上部臨界磁場の測定から、膜中にTeを増やすとパウリ対破壊効果がどの磁場印加方向においても支配的になることが分かった。このことはこの系においてボーズアインシュタイン凝縮の特徴が極めて強く現れた超伝導状態が実現している可能性がある。（２）では最適条件で成長させたFe(Se,Te)薄膜の上にBi2Te3を積層したヘテロ構造の作製に成功した。このような界面ではトポロジカル絶縁体の表面状態が超伝導近接効果によって2次元トポロジカル超伝導を発現していると考えられる。このような界面では強い空間反転対称性の破れに起因した非相反輸送特性が現れることが知られている。Fe(Se,Te)薄膜の膜厚を制御して非相反特性を評価したところ、膜厚が薄くなるにつれて超伝導の2次元性が強くなり、それに伴い非相反性が増大する様子が観測された。

In this study, we propose a theoretical approach to the measurement of the effects of magnetic properties on the formation of a superlattice structure in a Bi2Te3 thin film based on the superlattice structure and the formation of a magnetic structure in a superlattice structure. In this year, the new development of evaporation devices containing Se and Se elements,(1) the preparation of thin films of Fe(Se,Te) superconductors, and (2) the preparation of thin films of Fe(Se,Te) insulators and the bonding system Bi2Te3/Fe(Se,Te) were selected. (1) The growth conditions, superconductivity characteristics and system tuning of Fe(Se,Te) thin films by MBE method. The chemical composition of Se and Te in the film can be controlled in the whole domain. The measurement of high magnetic field including upper critical magnetic field, Te increase in film, etc. The characteristics of condensation are extremely strong and the possibility of superconductivity is high. (2) Under optimum conditions, Fe(Se,Te) thin films were grown on Bi2Te3 thin films. The surface state of the dielectric layer is the superconductivity of the dielectric layer, and the superconductivity of the dielectric layer is the superconductivity. The strong spatial symmetry of the interface causes the non-reciprocal transport characteristics to appear. Fe(Se,Te) thin film thickness control, non-contrast characteristics evaluation, thin film thickness, superconductivity, two-dimensional characteristics increase, non-contrast characteristics increase.