パイロクロア型酸化物トポロジカル絶縁体候補物質の磁気輸送特性測定による研究

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トポロジカル絶縁体とは物質の内部は絶縁体であるがその表面に特殊な金属的状態が生じる物質である。現在トポロジカル絶縁体は多くの注目を集める研究対象となっており、理論的にトポロジカル絶縁体の候補物質として様々な物質が提唱されている。一方、これまでのトポロジカル絶縁体の実験的な取り組みは数種類の物質のみに限られており、より広い観点からの実験的手法による取り組みが求められている。今年度の研究ではトポロジカル絶縁体候補物質であるパイロクロア型酸化物での検証、および前年度の研究で発見した鉛系トポロジカル絶縁体に関連した物質探索、そしてトポロジカル絶縁体表面におけるスピン偏極電流検出法の確立を目指した。パイロクロア型酸化物に関しては、想定していた方法での単結晶成長に成功せず、本研究でトポロジカル絶縁体かどうかの検証を達成する事はできなかった。一方、鉛系トポロジカル絶縁体の研究では、ホモロガス化合物である(PbSe)_5(Bi_2Se_3)_<3m>に着目した研究を新たに行った。この物質はPbSeを絶縁体層、Bi_2Se_3をトポロジカル絶縁体層として、3次元トポロジカル絶縁体物質のヘテロ構造が自然に形成されている物質とみなすことができる。このホモロガス化合物の単結晶を作製し、共同研究によって光電子分光を実施した結果、そのヘテロ構造の界面にトポロジカルな表面状態が存在する事が明らかになったので、その結果を論文発表した。またデバイス測定に関して、トポロジカル絶縁体表面状態の新たな評価手法を確立するために、トポロジカル絶縁体の表面に磁性物質を接合したデバイスの作製・評価を行い、その輸送特性に関しての知見を広げた。