理化学研究所と東京大学は，近年見いだされた新物質のトポロジカル絶縁体「(Bi1-xSbx)2Te3薄膜」とインジウムリン（InP）半導体を接合した素子を用い，トポロジカル絶縁体に特徴的な「ディラック状態」を固体と固体との「界面」で検出することに初めて成功した。
トポロジカル絶縁体は，内部は電流を流さない絶縁状態であるのに対し，その表面は特殊な金属状態が現れる物質。表面の金属状態は，グラフェンなどでも知られるディラック状態で，エネルギーをほとんど消費しない電子伝導が可能なため，低消費電力素子への応用に向け研究が活発化している。
しかし，トポロジカル絶縁体のディラック電子は，これまで真空と固体との境界である「表面」で実験的に検出されたことはあったが，固体と固体との「界面」で検出された報告はなかった。
共同研究グループは，トポロジカル絶縁体の1つである(Bi1-xSbx)2Te3薄膜を，半導体材料のInP基板上に単結晶成長させ，界面を通したトンネル伝導測定を行なった。磁場中でのトンネル電流を詳細に解析した結果，界面にもディラック状態が存在することを明らかにした。さらに，トポロジカル絶縁体の試料組成比を制御することで，界面のディラック状態を自在に制御できることを示した。
今回，実際に固体素子へ適用するうえで必要となる固体と固体との「界面」でもディラック状態が保持されていることを実証した。これは，既存の半導体技術とトポロジカル絶縁体のディラック状態を融合した新しい素子開発の可能性を示した結果であり，低消費電力素子の実現へ大きく前進したことになる成果。
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