2021年10月15日

東大、世界最高品質の単元素トポロジカル作製

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東京大学 大学院の田中雅明 教授(工学系研究科)らの研究グループは15日、世界最高品質の単結晶ダイヤモンド型結晶構造をもつα-スズ(α-Sn)薄膜をIII-V族半導体上に作製することに成功したと発表した。 　 　量子輸送測定と解析により、α-Snがトポロジカル・ディラック半金属であること、膜厚を薄くすると2次元トポロジカル絶縁体および通常の絶縁体になるなど、多様なトポロジカル相を持つことを示した。 　α-Sn薄膜は、材料物性の良い制御性、主要な半導体との整合性、環境にやさしい単元素構造で、トポロジカル物性機能の開拓と将来の量子情報デバイスのための新しいプラットフォームとして大きく期待される。今回、インジウムアンチモン(InSb)基板(001)上に結晶成長(エピタキシャル成長)させることに成功したことで、α-Sn薄膜のさまざまなトポロジカル物性を初めて明らかにした。 　 　これまでの研究では品質の良いα-Sn薄膜の作製が極めて困難だったため、理論的に予測・期待された性能が実現されておらず、実際の物性や機能は不明なままだった。 　 　今回の結果によって、InSb(001)上で成長したα-Snが数少ないトポロジカル・ディラック半金属であることを、世界で初めて量子輸送測定を用いて実証した。 　本研究成果は10月14日付の科学誌「Advanced Materials」(オンライン版)に掲載された。 　 ニュースリリース参照 https://www.jst.go.jp/pr/announce/20211015/pdf/20211015.pdf