4f磁性トポロジカル半金属薄膜における量子輸送現象の開拓

4f磁性拓扑半金属薄膜中量子输运现象的探索

基本信息

批准号：
22K20353
负责人：
西早辰一
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁性を持つトポロジカル半金属相（磁性ワイル半金属相）は、カイラリティと呼ばれる相対論的量子数に特徴づけられた３次元的なバンド縮退点（ワイル点）のペアを持ち、ワイル点の巨大なベリー位相とカイラリティに由来する、特異な量子化伝導や電荷・磁化の結合が予想されている。本研究では、磁性ワイル半金属の候補物質として理想的なエネルギー構造を実現するEuCd2As2およびその関連物質について、分子線エピタキシー法による高品質薄膜・ヘテロ構造を作製し、その量子化伝導・スピン伝導の解明を目指すものである。初年度においては、格子整合の良いCdTe基板上での良質なEuCd2As2薄膜の成長条件の探索に注力し、互いに高い蒸気圧を持つCdとAsの供給比や、成長温度を制御することにより、高い結晶性を持つEuCd2As2の(001)軸配向した薄膜試料の作製に成功した。一方、電気伝導性を評価したところ、理想的な化学量論組成に近い試料では、低温でキャリアが局在化し絶縁体的な振舞を示すことが分かり、輸送特性の評価には、電界効果や化学置換によって、キャリアを導入する必要性を明らかにした。また、AsをSbに置換した磁性ワイル半金属物質EuCd2Sb2についても、薄膜作製に成功しており、高移動度な高品質試料において、ベリー位相を反映した系統的な磁気抵抗効果の解明に成功した。

磁性拓扑半金属相（磁性WEIL半金属相）具有三维带退化点（WEIL点），其特征在于相对论量子数称为手性，并且有望导致奇异量化传导和电荷/磁磁化偶联，从而源自Weil Point and Chirality and Chirality and Chirality and Chiration and Chirality。在这项研究中，我们旨在澄清EUCD2AS2及其相关材料的量化和自旋传导，该材料将理想的能量结构作为磁性半学的候选材料，并使用分子束的同际创建高质量的薄膜和异质结构。在第一年，我们专注于寻找具有良好晶格匹配的CDTE底物上高质量EUCD2AS2薄膜的增长条件，并通过控制CD的供应比和AS的供应率高，并且具有较高的蒸气压力和生长温度，我们成功地制造了（001）轴是eucd222aS2的eucd222s2。另一方面，当评估电导率时，发现在接近理想的化学计量学组成的样品中，在低温下定位的载体并表现出绝缘子行为，并且需要通过野外效应和化学替代来引入载体，以评估运输特性。此外，薄膜成功制造了用于磁性半金属材料EUCD2SB2，其中被SB代替，并且成功阐明了高质量样品中浆果相的系统磁磁性效应。