【本学研究者情報】

〇金属材料研究所　教授　塚﨑 敦
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• Co₃Sn₂S₂薄膜の磁性ワイル半金属（※1）状態における金属的表面伝導を実証しました。
• 汎用的かつ信頼性の高い膜厚制御に基づく表面伝導評価を確立しました。
• 表面伝導を用いた新型素子原理の検証につながる本成果は素子化研究へのブレークスルーとなります。

【概要】

トポロジカル物質群と呼ばれる特殊な物質の一種である磁性ワイル半金属については、強磁性であると同時に、トポロジカルな電子構造に由来する様々な興味深い物性の発現が提唱されています。磁性ワイル半金属の試料表面には、特異な電子構造に起因する表面状態が生じています。そのため、表面状態の特性は試料厚みに依存せず、優れた電気伝導を示すことが期待されています（図1）。しかしながら、表面状態と試料内部の伝導成分をそれぞれ分けて評価することは困難でした。

東北大学金属材料研究所の池田絢哉大学院生（研究当時、理学研究科物理学専攻）、藤原宏平准教授、塩貝純一助教、関剛斎准教授、野村健太郎准教授、高梨弘毅教授、塚﨑敦教授らの共同研究グループは、磁性ワイル半金属Co₃Sn₂S₂薄膜の膜厚を精密に制御することで、磁性ワイル半金属状態における表面伝導の発現を初めて捉えるとともに、その金属的性質を明らかにしました。

この成果は、磁性ワイル半金属の物性解明を大きく前進させるだけでなく、表面伝導を活用した新型素子の開発にも寄与するものと期待されます。

本研究成果は、2021年6月3日10時（英国時間）に、英国科学誌「Communications Physics」オンライン版に掲載されました。

【用語解説】

※1　磁性ワイル半金属
固体中の電子状態が、一般的な物質（金属、半導体、絶縁体）とは異なる幾何学的特徴（トポロジー）を持つ物質群を総称して、トポロジカル物質と呼ぶ。代表例であるトポロジカル絶縁体は、物質内部では電気を通さない絶縁体であるが、表面には電気を通す表面状態を持つ。この二次元の表面状態は、線形のエネルギー分散関係を示す。その拡張として、三次元の物質全体に線形分散のバンドを持つ物質が存在する。特に、磁気秩序とスピン軌道相互作用（電子のスピンと軌道角運動量の相互作用）の寄与により、運動量空間で特定の対称性をもつ点（ワイル点）近傍に線形分散を有し、それ以外でギャップの開いた状態を持つ物質を磁性ワイル半金属と呼ぶ。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

◆研究内容に関して
東北大学金属材料研究所
低温物理学研究部門
准教授　藤原　宏平
TEL：022-215-2088　Email：kfujiwara*imr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
教授　塚﨑　敦
TEL：022-215-2085　Email：tsukazaki*imr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

◆報道に関して
東北大学金属材料研究所　情報企画室広報班
TEL：022-215-2144　FAX:022-215-2482
Email：imr-press*imr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）