強相関量子伝導研究チーム

主宰者

主宰者名 十倉 好紀 Yoshinori Tokura
学位 工学博士
役職 チームリーダー
略歴
1981東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻 博士課程修了
1986東京大学理学部物理学科 助教授
1994東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 教授
1995同 工学系研究科物理工学専攻 教授 (現職)
2001産業技術総合研究所 強相関電子技術研究センター センター長
2007理化学研究所 交差相関物性科学研究グループ グループディレクター
2008産業技術総合研究所 フェロー (現職)
2010理化学研究所 物質機能創成研究領域 領域長
2010同 強相関量子科学研究グループ グループディレクター
2013同 創発物性科学研究センター センター長 (現職)
2013同 強相関物理部門 強相関物性研究グループ グループディレクター (現職)
2014同 強相関物理部門 強相関量子伝導研究チームチームリーダー (現職)
2017東京大学 卓越教授 (現職)

研究室概要

当チームでは、電子間相互作用の強い系およびスピン-軌道相互作用の強い系に着目し、バルクおよび薄膜ヘテロ界面等で生じる様々な量子輸送現象に関して研究を行っている。具体的には、トポロジカル絶縁体薄膜表面・界面におけるディラック電子系のランダウ準位形成や量子(異常)ホール効果、バルクで反転対称性の破れたラシュバ系において生じる量子振動現象などを低温・強磁場中で観測して、その量子状態を明らかにすることを行っている。また、銅酸化物高温超伝導体や遷移金属酸化物薄膜などを作製し、高圧力下や高磁場下での輸送特性を測定して、超伝導転移温度の向上や新しい磁気輸送特性の創出を目指している。

研究分野

物理学、工学、材料科学

キーワード

強相関電子系
高温超伝導体
スピン-軌道相互作用
トポロジカル絶縁体
界面電子構造

研究紹介

二次元ディラック電子における表面量子伝導

トポロジカル絶縁体とは、物質内部は三次元的なバンドギャップを有する絶縁体であるが、表面にディラック状態と呼ばれる二次元的なギャップの開かない金属的バンドを有する物質であり、近年興味を集めている。ディラック電子は有効質量を持たず、電子スピンは結晶運動量の向きに垂直に偏極していることから、電荷・スピン自由度の両者に関する量子伝導の舞台となり、低消費電力デバイスなどへの応用が期待されている。非散逸な一次元伝導を試料端に持つ量子ホール効果はその典型的な例である。当チームは分子線エピタキシー(MBE)法を用いることで、トポロジカル絶縁体の一つである(Bi1-xSbx)2Te3の高品質な薄膜試料を作製した。電界効果トランジスタ構造に加工し試料内フェルミ準位を外部電圧により制御することで、量子ホール効果を磁場下で観測した。また、磁性元素Crを添加することで自発的にディラック状態にギャップが開き、量子ホール効果をゼロ磁場で発現させることに成功した。今後は、磁性トポロジカル絶縁体を対象に、強磁性ドメイン磁壁を端状態とする量子伝導観測・制御を行う。

トポロジカル絶縁体表面における量子ホール効果のイメージ

メンバー一覧

十倉 好紀 Yoshinori Tokura

チームリーダー tokura[at]riken.jp R

川村 稔 Minoru Kawamura

専任研究員
吉見 龍太郎 Ryutaro Yoshimi 基礎科学特別研究員 ryutaro.yoshimi[at]riken.jp R

Maximilian Anton Hirschberger

訪問研究員

Tian Liang

特別研究員

山本 文子 Ayako Yamamoto

客員研究員

研究紹介記事