糖心破解版

半導体試料の積層構造に強い磁場をかけると、試料の端にエネルギーの損失なく電流（エッジ電流）が流れます。この現象は「整数量子ホール効果」と呼ばれ、低消費電力デバイスなどへの応用が期待されています。しかし、量子ホール効果には強い磁場が必要という欠点があります。「トポロジカル絶縁体」と呼ばれる物質は、内部が絶縁体状態であるにも関わらず表面は金属状態を示す物質です。これに磁性元素を添加したものが「磁性トポロジカル絶縁体」で、物質内部に磁化をもつ強磁性体にもなります。表面の金属状態と強磁性の性質が協調的 に作用することによって、無磁場でも量子ホール効果が現れます。この現象を、外部から磁場を加えなくてもエッジ電流が発生できることから、整数量子ホール効果とは区別して「異常量子ホール効果」と呼んでいます。そして、トポロジカル絶縁体の異常量子ホール効果には磁場をかける必要がないため、省電力素子への応用が期待されています。

© 2014 M. S. Bahramy.
磁性トポロジカル絶縁体では物质内部の磁化によって量子ホール効果が表われ、磁场をかけなくても试料端にエネルギー损失のない电流が流れる。

今回、东京大学大学院工学系研究科物理工学専攻のチェケルスキー?ジョセフ特任讲师（当时）、吉见龙太郎博士课程大学院生、川崎雅司教授、十仓好纪教授らの共同研究グループは、トポロジカル絶縁体に磁性元素のクロム（颁谤）を添加させた磁性トポロジカル絶縁体摆颁谤_0.22(Bi0.2Sb_0.8)_1.78Te₃闭薄膜を作製しました。この薄膜を用いて电界効果型トランジスタ构造を作製し、ホール抵抗を测定することで试料が异常量子ホール状态になっていることを确认しました。さらに、制御电圧や温度依存性を详细に调べることで、异常量子ホール効果の縦伝导度と横伝导度に関する量子化则が、整数量子ホール効果と同様の振る舞いを示すことから、両ホール効果が本质的に同じであることを见いだしました。これにより、异常量子ホール効果についての理解が进み、无磁场でエッジ电流を利用した省电力素子の実现へ大きく前进しました。

（理化学研究所）

论文情报

J. G. Checkelsky, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, K. S. Takahashi, Y. Kozuka, J. Falson, M. Kawasaki and Y. Tokura,
“Trajectory of the anomalous Hall effect towards the quantized state in a ferromagnetic topological insulator”,
Nature Physics Online Edition: 2014/8/18 (Japan time), doi: 10.1038/nphys3053.

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