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ディラック・磁性ワイル半金属薄膜における量子輸送現象の探索

狄拉克磁外尔半金属薄膜中量子输运现象的探索

基本信息

批准号：
18J13331
负责人：
西早辰一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

3次元的なバンド縮退点(ワイル点)を形成するトポロジカル半金属相では、質量ゼロのワイル粒子が持つカイラリティに依存した特異な量子輸送現象を実現することが期待されている。本研究では、トポロジカル半金属の中でも空間反転対称性・時間反転対称性を保つディラック半金属の代表物質であるCd3As2の高品質薄膜試料を作製し、薄膜試料の特徴である次元性・キャリア濃度・界面の自由度を制御することで、量子輸送現象の解明と開拓を行うことを目的とした。パルスレーザー堆積法と高温アニールを組み合わせた成膜手法によって、高品質な薄膜試料を実現したことで、トポロジカル相の特徴でもある表面状態による伝導を観測し、さらにその表面伝導が高磁場・低キャリア濃度領域で量子ホール効果を示すことを明らかにした。特に、薄膜試料の表裏にゲート構造を作製し、それぞれの表面状態を電界効果で独立に制御することで、ディラック半金属における表面量子ホール状態が、従来のトポロジカル絶縁体で報告されている試料表裏の独立した2つの表面状態ではなく、ワイル点を介して表裏の表面状態とバルク状態が一体となった、トポロジカル半金属に特徴的な周回軌道の形成によって理解できることを示した。また、Cd3As2薄膜と磁性体とのヘテロ界面の作製を行い、界面での磁気近接効果の導入を試みた。磁性ガーネット基板や様々な磁性ペロブスカイト型酸化物薄膜上にも、明瞭な量子振動や表面伝導が観測可能な高品質なCd3As2を作製することを成功し、特にガーネット基板上で磁気近接効果に由来する異常ホール効果の観測に成功した。本研究で得られた結果は、ワイル点の非自明な電気伝導現象を開拓するものであり、今後トポロジカル半金属が持つ電子材料としての機能性の開拓を加速的に進展させるものと期待できる。

The 3-dimensional quantum dots (dots) form the semi-metallic phase, the quantity of particles, the dependence of the particles, the quantum transport characteristics, and the expectation of the quantum transport. In this study, in the system of semi-metallic materials, the space-time anti-symmetry, the symmetry, the symmetry. High temperature temperature measurement system, high-quality film forming technology, high-quality thin film materials, high-quality thin film materials, high-quality thin films, high-temperature, high-temperature, high-temperature In the special and thin film materials table, the electrical industry is responsible for the independent control of the surface state of the metal, the surface of the semi-metallic metal, the surface quantum of the film, the report on the surface of the film, the surface of the thin film, the surface of the thin film, the surface of the metal, the surface of the metal, the surface, the surface, the surface. In the table, the surface state, the surface, the surface, the The interface of the magnetic body of the Cd3As2 thin film and the magnetic proximity of the interface is close to each other. The magnetic properties of the substrate are affected by the magnetic properties of the acidified films. It is clear that the surface guidance of the quantum vibration device may be successful because of the high quality of the Cd3As2. The magnetic proximity effect on the substrate is very important. The results of this study show that the results of this study are not self-evident. In the future, we are looking forward to the accelerated development of semi-metallic electrical materials.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Weyl orbit quantum Hall states observed in Dirac semimetal Cd3As2 thin films

在狄拉克半金属 Cd3As2 薄膜中观察到的 Weyl 轨道量子霍尔态

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Nishihaya;M. Uchida;Y. Nakazawa;R. Kurihara;K. Akiba;M. Kriener;A. Miyake;Y. Taguchi;M. Tokunaga;M. Kawasaki
通讯作者：
M. Kawasaki

Quantized surface transport observed in Dirac semimetal Cd3As2 films

狄拉克半金属 Cd3As2 薄膜中观察到的量子化表面输运

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nishihaya Shinichi;Uchida Masaki;Nakazawa Yusuke;Kurihara Ryosuke;Akiba Kazuto;Kriener Markus;Miyake Atsushi;Taguchi Yasujiro;Tokunaga Masashi;Kawasaki Masashi
通讯作者：
Kawasaki Masashi

University of Texas at Austin/Department of Physics/Prof. Keji Lai Group(米国)

德克萨斯大学奥斯汀分校/物理系/Prof. Keji Lai Group（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Molecular beam epitaxy of three-dimensionally thick Dirac semimetal Cd3As2 films

DOI：
10.1063/1.5098529
发表时间：
2019-07
期刊：
APL Materials
影响因子：
6.1
作者：
Y. Nakazawa;Masaki Uchida;S. Nishihaya;Shin Sato;Aiko Nakao;J. Matsuno;Masashi Kawasaki;Masashi Kawasaki
通讯作者：
Y. Nakazawa;Masaki Uchida;S. Nishihaya;Shin Sato;Aiko Nakao;J. Matsuno;Masashi Kawasaki;Masashi Kawasaki

ディラック半金属(Cd1-xZnx)3As2薄膜における表面量子輸送現象

狄拉克半金属 (Cd1-xZnx)3As2 薄膜中的表面量子输运现象