東大ら,電子間の相互作用が強いゼロギャップ半導体を発見

著者: sugi

東京大学の研究グループは,米ジョンズ・ホプキンス大学との共同研究で,ゼロギャップ半導体として知られるイリジウム酸化物Pr2Ir2O7をテラヘルツ分光を用いて調べたところ,5ケルビン(マイナス268℃)という低温にて,これまで他のゼロギャップ半導体で知られていた値の数十倍以上高い約180という非常に大きな比誘電率を観測し,電子間の相互作用も非常に強いことを実証した(ニュースリリース)。

高いモビリティや量子ホール効果などのトポロジカルな機能のために,ゼロギャップ構造の半導体が近年注目されている。その中でも,quadratic band touchingを持つラッティンジャー半金属と呼ばれる状態の物質では,電子間の強い相互作用が通常の金属では期待できない新しい電子状態を作り出すことを,40年以上前に予測されていた。

しかし,これまでに知られていたα-スズやテルル化水銀といった物質では電子の有効質量が小さいため,電子間の相互作用も弱く,その効果を実験的に明らかにすることは困難だった。

今回研究グループは,有効質量の大きなPr2Ir2O7を用いて,電子間の相互作用の尺度となる比誘電率の値を調べ,相互作用の大きさは運動エネルギーに比べて2桁程度も大きいことを実証した。今後,ゼロギャップ半導体における電子間の相互作用の役割を理解することで,新しい物理現象の発見に繋がるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 東大ら,電子の自転公転のもつれを放射光X線で観測 

    東京大学,高輝度光科学研究センター,近畿大学,東北大学,理化学研究所は,ランタノイド元素周りに存在する4f電子の空間的な広がりを世界で初めて直接観測した(ニュースリリース)。 4f電子は,4f軌道に入る電子で,外側の軌道…

    2025.10.14
  • 愛媛大,光子と電子の中間のような電子を実現

    愛媛大学の研究グループは,有機分子を使い,通常の物質にはない性質を示す,光子と電子の中間のような,ふしぎな電子を実現することに成功した(ニュースリリース)。 今回こうした電子が発見された一連の物質には,新しく合成された物…

    2025.09.09
  • 阪大ら,重い電子が量子もつれ状態にあることを発見

    大阪大学と広島大学は,重い電子系と呼ばれる物質群の一つであるセリウム・ロジウム・スズ合金(CeRhSn)の中で強く相互作用した電子が強い量子もつれ状態にあり,その寿命がプランキアン時間に従うことを初めて観測した(ニュース…

    2025.08.26
  • 阪大,原子核の中で陽子と中性子が渦まく運動を発見

    大阪大学の研究グループは,原子核の中で陽子や中性子が3次元的な渦をまく運動状態を,世界で初めて発見した(ニュースリリース)。 液体や気体の流れに渦と呼ばれる運動がある。身近なものでは,カップの中のコーヒーをかき混ぜたとき…

    2024.12.16
  • 千葉大ら,高次光子の量子情報を電子スピンへ転写

    千葉大学,産業技術総合研究所,東北大学,大阪公立大学は,空間偏光構造を持つ光の粒(光子)の量子力学的な情報を,半導体中の電子の空間スピン構造へ転写することに成功した(ニュースリリース)。 光子と電子は有望な量子ビットとし…

    2024.10.24
  • 理科大,電子移動過程を可視化するナノチューブ作製

    東京理科大学の研究グループは,2種類の配位子を有する環状の亜鉛(Zn)錯体を用いて,頑丈で柔軟な二重壁構造を有する新規結晶性ナノチューブを合成することに成功し,このナノチューブのチャネル内部にテトラチアフルバレン(TTF…

    2024.06.06
  • 筑波大ら,入れ子状物質の光照射で電子の抜け道発見

    筑波大学,岡山大学,広島工業大学,東京工業大学,名古屋大学,東北大学,仏レンヌ大学は,カーボンナノチューブ(CNT)を窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)で包んで入れ子状にした筒形の構造体に光を照射すると,両者の間に電子の…

    2024.06.04
  • QSTら,元素比が崩れた結晶で高電子移動度を実証

    量子科学技術研究開発機構(QST),大阪大学,京都大学は,元素比率1:1のヒ素化タンタル(TaAs)結晶が持つ極めて大きい電子移動度が,元素比率が6:4に大きく崩れたTaAs結晶においても保持されていることを見出した(ニ…

    2024.02.22

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア