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【研究成果】トポロジカル絶縁体を強磁性にする新たな方法を発見 －量子異常ホール効果を利用したデバイス開発へ進展－

本研究成果のポイント

  • トポロジカル絶縁体に强磁性层を埋め込むことに成功
  • 室温でも强磁性状态の维持を実証
  • 高温での量子异常ホール効果の実现、デバイス开発に新たな道

概要

東京工業大学 理学院 物理学系の平原徹准教授、東京大学 物性研究所の白澤徹郎助教(現 産業技術総合研究所主任研究員)、同大大学院理学系研究科の長谷川修司教授、分子科学研究所の田中清尚准教授、木村真一准教授(現 大阪大学教授)、横山利彦教授、広島大学 放射光科学研究センターの奥田太一教授、ロシア?スペインの理論グループらは共同で、トポロジカル絶縁体の表面近傍に規則的な強磁性層を埋め込むことに成功し、さらに室温であっても強磁性状態であることを実証しました。

トポロジカル絶縁体とは、物质内部は絶縁体で电流を通さないが、表面には金属状态が存在し、电流を流すことのできる新しい絶縁体です。このトポロジカル絶縁体にさらに磁石の性质である强磁性注１を导入することで、输送特性として量子异常ホール効果注２が実现します。しかしこれまでのやり方では、量子异常ホール効果が実际に観测される温度が、最高でも-271℃と低い温度にとどまっていました。

今回、トポロジカル絶縁体である叠颈2厂别3薄膜上にさらに厂别と磁性元素惭苍を蒸着したところ、表面近傍に惭苍と厂别が潜り込み、惭苍叠颈2厂别4/叠颈2厂别3という构造が形成されました。そして电気的および磁化特性测定によりこの物质が室温でも强磁性状态であることが明らかになりました。この成果によって量子异常ホール効果がこれまでより高温で実现され、デバイス応用につながることが期待できます。

本成果は、平成29年5月26日に、米国化学会誌「Nano Letters (ナノレターズ)」にJust Acceptedでオンライン掲載されました。

构造解析によって决定されたヘテロ构造の原子构造(补)およびその表面ディラック电子のバンド构造。

论文情报

  • 雑誌名：Nano Letters
  • タイトル：“A large-gap magnetic topological heterostructure formed by subsurface incorporation of a ferromagnetic layer”
  • 著者：Toru Hirahara, Sergey V. Eremeev, Tetsuroh Shirasawa, Yuma　Okuyama, Takayuki Kubo, Ryosuke Nakanishi, Ryota Akiyama, Akari Takayama, Tetsuya Hajiri, Shinichiro Ideta, Masaharu Matsunami, Kazuki Sumida, Koji Miyamoto, Yasumasa Takagi, Kiyohisa Tanaka, Taichi Okuda, Toshihiko Yokoyama, Shin-ichi Kimura, Shuji Hasegawa, and Evgueni V. Chulkov
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00560
【研究に関するお问い合わせ先】

広島大学 放射光科学研究センター 教授　奥田太一

E-mail: okudat＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 082-424-6996

FAX: 982-424-6294

東京工業大学 理学院 物理学系　准教授　平原徹

E-mail: hirahara＊phys.titech.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 03-5734-2365

FAX: 03-5734-2365

　　

東京大学大学院 理学系研究科 物理学専攻　教授　長谷川修司

E-mail: shuji＊surface.phys.s.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 03-5841-4167

FAX: 03-5841-4167

分子科学研究所 極端紫外光研究施設　准教授　田中清尚

E-mail: k-tanaka＊ims.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 0564-55-7202

FAX: 0564-54-7079

分子科学研究所 物質分子科学研究領域　教授　横山利彦

E-mail: yokoyama＊ims.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 0564-54-7345

FAX: 0564-55-7448

【取材に関するお问い合わせ先】

広島大学 財務?総務室広報部 広報グループ

E-mail：koho＊office.hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

罢贰尝：082-424-6762

贵础齿：082-424-6040

東京工業大学 広報?社会連携本部 広報?地域连携部門

E-mail：media＊jim.titech.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

罢贰尝：03-5734-2975　

贵础齿：03-5734-3661

東京大学 物性研究所 広報室

E-mail：press＊issp.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

罢贰尝：04-7136-3207

　　

東京大学大学院 理学系研究科?理学部

特任専門職員 武田加奈子、学術支援職員 谷合純子、教授?広報室長 大越慎一

E-mail：kouhou＊adm.s.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

罢贰尝：03-5841-0654

分子科学研究所 広報

E-mail：kouhou＊ims.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

罢贰尝：0564-55-7262

贵础齿：同上

掲載日 : 2017年06月06日


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