強いスピン軌道相互作用を持つ層状化合物の開拓　－トポロジカル絶縁体から超伝導まで

开发具有强自旋轨道相互作用的层状化合物 - 从拓扑绝缘体到超导体

• 批准号: 14J10151
• 负责人: 加納 学
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014 至 2015
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10151/
• 关键词: スピン軌道相互作用; 相対論効果; ラシュバ効果; トポロジカル絶縁体

我々はトポロジカル絶縁体化やラシュバ効果, 空間反転対称性の破れた超伝導などを引き起こす強いスピン軌道相互作用を持つ物質群に着目し, これらの発現しうる新しい新規物質開拓を目的とした研究を行った. 特に本年度は強いスピン軌道相互作用持つ極性ナローギャップ半導体BiTeX(X=Br, I)をトポロジカル絶縁体化することを考え, 二次元トポロジカル絶縁体であるBi2層を挿入した物質(Bi2)m(BiTeX)n(X=I, Br)の開拓を行った.BiTeIのスピン軌道相互作用を増大させることを目的に(BiTeI)-(BiTeI)層の層間にBi2層を挿入することを試み, m:n=1:2で交互に規則的に積層したBi2TeIの単結晶育成に成功した. 単結晶X線回折による構造解析を行い, その結果を反映させた第一原理計算により電子構造の波動関数を解析したところ, Bi2TeIがナローギャップ半導体であること, および今までにほとんど報告例のない弱いトポロジカル絶縁体である可能性を示した. 育成に成功した試料の輸送特性を評価したところ, ゼーベック係数の測定の結果からp型とn型にキャリア制御出来ていることが明らかになった.一方で, Bi2TeIのIをBrに置換した物質((Bi2)m(BiTeBr)n)の結晶育成にも取り組み, m:n=1:2(Bi2TeBr)およびm:n=1, 3(Bi5Te3Br3)と考えられる単結晶を得た. 第一原理計算による電子状態の解析からBi2TeBrとBi2TeIは非常に似通ったバンドをしている事が明らかになり, Bi2TeBrはBi2TeIと同様に弱いトポロジカル絶縁体であることが分かった.

I 々 は ト ポ ロ ジ カ ル never try the body や ラ シ ュ バ unseen fruit, space inverse planning polices according to sexual の broken れ た super 伝 guide な ど を lead き up こ す strong い ス ピ ン orbital interaction を hold つ に the mesh し material group, こ れ ら の 発 now し う る new し い new rules material to develop を purpose と し た を line っ た. Special に は strong this year い ス ピ ン orbit interaction with つ polarity ナ ロ ー ギ ャ ッ プ semiconductor BiTeX (X = Br, I) を ト ポ ロ ジ カ ル never try body change す る こ と を え, secondary yuan ト ポ ロ ジ カ ル never try body で あ る Bi2 layer を scions into し た material (Bi2) m (BiTeX) n (X = I, Br) line の pioneering を っ た. BiTeI の ス ピ ン orbital interaction を raised large さ せ る こ と を purpose に (BiTeI) - (BiTeI) の layer between に Bi2 layer を scions into す る こ と を み, m: n = 1:2 で interactive に rules に horizon し た Bi2TeI の 単 crystallization に successfully bred し た. 単 crystal X-ray inflexion に よ る tectonic line analytical を い そ を の results reflect さ せ た first principles calculation に よ り electronic structure の wave number of masato を parsing し た と こ ろ, Bi2TeI が ナ ロ ー ギ ャ ッ プ semiconductor で あ る こ と, Youdaoplaceholder0 today までにほとん までにほとん report example および な および weak トポロジカ トポロジカ トポロジカ isolated である possibility を indicates た た. Bred に successful し た sample の transportation を review 価 し た と こ ろ, ゼ ー ベ ッ ク coefficient の の results か ら p-type と n-type に キ ャ リ ア suppression out て い る こ と が Ming ら か に な っ た. One party で, Bi2TeI の I を Br に replacement し た substances ((Bi2) m (BiTeBr) n) の crystallization bred に も み り group, m: n = 1:2 (Bi2TeBr) お よ び m: n = 1, 3 (Bi5Te3Br3) と exam え ら れ る 単 crystallization を た. First principles calculation に よ る electronic state の parsing か ら Bi2TeBr と Bi2TeI は very に like tong っ た バ ン ド を し て い る matter が Ming ら か に な り, Bi2TeBr は Bi2TeI と with others in weak に い ト ポ ロ ジ カ ル never try body で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

Exploration of Three-dimensional Rashba Materials and Polar Topological Insulators

三维Rashba材料和极性拓扑绝缘体的探索

• 发表时间: 2014
• 作者: 小林穂高;松浦絵里子;泊幸秀;加納学;加納学;加納学
• 通讯作者: 加納学

Weak Topological Insulator候補物質の単結晶作製と評価

弱拓扑绝缘体候选物质的单晶制备与评价

• 发表时间: 2014
• 作者: 小林穂高;松浦絵里子;泊幸秀;加納学;加納学
• 通讯作者: 加納学

三次元ラシュバ物質およびトポロジカル絶縁体の開拓

三维Rashba材料和拓扑绝缘体的开发

• 发表时间: 2014
• 作者: 小林穂高;松浦絵里子;泊幸秀;加納学
• 通讯作者: 加納学