トポロジカル電流に生じる整流効果を発見 ~量子異常ホール状態の散逸過程の理解に前進~

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2020-07-14 理化学研究所,東京大学 大学院工学系研究科,東北大学 金属材料研究所,科学技術振興機構

理化学研究所(理研) 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループの安田 憲司 客員研究員、十倉 好紀 グループディレクター(東京大学 卓越教授/東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ)、強相関量子伝導研究チームの吉見 龍太郎 研究員、強相関界面研究グループの川﨑 雅司 グループディレクター(東京大学 大学院工学系研究科 教授)、強相関理論研究グループの永長 直人 グループディレクター(東京大学 大学院工学系研究科 教授)、東京大学 大学院工学系研究科の森本 高裕 准教授(JST さきがけ研究者)、東北大学 金属材料研究所の塚﨑 敦 教授らの共同研究グループは、磁性トポロジカル絶縁体の量子異常ホール状態において、印加電流方向に依存して抵抗値が異なる整流効果を観測しました。

本研究成果は、量子異常ホール状態の端に流れるトポロジカル電流に生じる新たな整流効果を実現したもので、今後、トポロジカル電流の散逸過程の理解が進むと期待できます。

今回、共同研究グループは、磁性トポロジカル絶縁体「Cr(Bi1-ySb2-xTe(Crクロム、Bi:ビスマス、Sb:アンチモン、Te:テルル)」薄膜の量子異常ホール状態に着目しました。量子異常ホール状態のトポロジカル電流は、試料の端に一方向にのみ電荷キャリアを運ぶという性質を持っています。この性質に由来し、印加電流の方向に依存して抵抗の大きさが異なることが明らかになりました。

本研究は、科学雑誌「Nature Nanotechnology」オンライン版(7月13日付:日本時間7月14日)に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 CREST「トポロジカル絶縁体ヘテロ接合による量子技術の基盤創成(研究代表者:川﨑 雅司)」、「ナノスピン構造を用いた電子量子位相制御(研究代表者:永長 直人)」などによる支援を受けて行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Large non-reciprocal charge transport mediated by quantum anomalous Hall edge states”
DOI:10.1038/s41565-020-0733-2
<お問い合わせ先>
<研究に関すること>

安田 憲司(ヤスダ ケンジ)
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループ 客員研究員
マサチューセッツ工科大学 博士研究員

十倉 好紀(トクラ ヨシノリ)
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループ グループディレクター
東京大学 卓越教授/東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ

吉見 龍太郎(ヨシミ リュウタロウ)
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関量子伝導研究チーム 研究員

川﨑 雅司(カワサキ マサシ)
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関界面研究グループ グループディレクター
東京大学 大学院工学系研究科 教授

永長 直人(ナガオサ ナオト)
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関理論研究グループ グループディレクター
東京大学 大学院工学系研究科 教授

森本 高裕(モリモト タカヒロ)
東京大学 大学院工学系研究科 准教授
科学技術振興機構 さきがけ研究者

塚﨑 敦(ツカザキ アツシ)
東北大学 金属材料研究所 低温物理学研究部門 教授
理化学研究所 創発物性科学研究センター 強相関界面研究グループ 客員主管研究員

<JST事業に関すること>

嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>

理化学研究所 広報室 報道担当

東京大学 大学院工学系研究科 広報室

東北大学 金属材料研究所 情報企画室 広報班

科学技術振興機構 広報課

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