Interfacial quantum transport phenomena in heterostructures of topological insulators

拓扑绝缘体异质结构中的界面量子输运现象

基本信息

批准号：
22KJ0902
负责人：
渡邊竜太
金额：
$ 1.47万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、分子線エピタキシー法による薄膜試料を用いて、磁性トポロジカル絶縁体を舞台としたトポロジカル相の相転移の制御を目指した。具体的には、以下に記載した研究を行った。1. パリティ異常-量子ホール絶縁体-アクシオン絶縁体の相転移非磁性/磁性トポロジカル絶縁体のデュアルゲート電界効果トランジスタを用いることで、外部磁場とゲート電圧によりパリティ異常、量子ホール絶縁体、アクシオン絶縁体の相互間のトポロジカル相転移を制御した。これらの結果から、今後新たなトポロジカル相の探索や、トポロジカル相を利用した機能素子への応用に繋がることが期待される。2. 量子異常ホール絶縁体と磁性ワイル半金属の相転移(In,Cr,Bi,Sb)2Te3は組成に応じて磁性ワイル半金属、磁性トポロジカル絶縁体、自明な絶縁体に対応する特徴を示した。膜厚依存性では組成に依存して2次元的または3次元的な異常ホール効果が観測され、それぞれが量子異常ホール絶縁体と磁性ワイル半金属に対応している。また、面内異方的磁気抵抗効果(AMR)測定では、組成に依存してAMR比の符号変化が観測された。B//Iで負のAMR比はカイラル異常に由来していると解釈することができ、膜厚依存性で推測された相転移との整合性も確認できた。今回実現された磁性ワイル半金属はキャリア数の精密な制御ができ、単一のワイル点の対を持つ最も単純な磁性ワイル半金属である。また、この磁性ワイル半金属は、磁化の向きとワイル点の分裂Delta_kの方位が平行という特徴があり、外部磁場によるDelta_kの変化による新たな物理現象の探索も期待される。

在这项研究中，我们旨在控制使用分子束外延薄膜样品中磁性绝缘体中拓扑相的相变。具体而言，进行了以下研究。 1。通过使用非磁性/磁性绝缘体的双门场效应晶体管，轴突绝缘子的奇偶校验异常 - 量子孔的绝缘体 - 绝缘子 - 绝缘体 - 绝缘体 - 量子孔隔离器，量子异常，量子孔绝缘子和轴轴绝缘子在外部磁场和栅极电磁控制的控制中。预计这些结果将导致搜索新的拓扑阶段，并在将来使用拓扑阶段应用于功能元素。 2。量子异常孔绝缘子的相变（IN，CR，BI，SB）2TE3和磁威尔半金属半金属半金属金属，磁性拓扑绝缘子和明显的绝缘子，取决于组合物。膜厚度依赖性，二维或三维异常大厅的效应的视为取决于组成，每种效应对应于量子异常的孔绝缘子和磁性磁威尔半学。此外，在测量面内各向异性磁场效应（AMR）时，根据组成观察到AMR比的标志变化。 B // I中的负AMR比可以解释为源自手性异常，并且还可以证实，它与膜厚度依赖性推断的相变相一致。这次意识到的磁性半学可以精确控制载体的数量，并且是具有一对Weil点的最简单的磁性半学。此外，这种磁性半学具有以下特征：磁化的方向和Weil点的分裂delta_k的方向是平行的，预计由于外部磁场引起的Delta_k的变化将搜索新的物理现象。