Letter 物性：カイラル・スピンテクスチャーによって後方散乱から保護されたトポロジカルな表面状態 2009年8月27日 Nature 460, 7259 doi: 10.1038/nature08308 トポロジカル絶縁体は、これらの系に固有の強いスピン-軌道結合のために、電子励起のバルクギャップが発生する新種の絶縁体である。こうした材料は量子ホール系のカイラル・エッジ・モードに似ているが、非従来型のスピンテクスチャーをもつギャップレス金属表面状態の存在によって、通常の絶縁体と区別される。そのようなスピンテクスチャー境界状態について予測される主要な特徴は、スピンに依存しない散乱に対して感度がないことであり、このことで後方散乱と局在化から保護されると考えられている。最近、実験的および理論的取り組みによって、半導体量子井戸構造やいくつかのビスマス系化合物に、二次元および三次元の種類のトポロジカル絶縁体材料が存在することを示す強力な証拠が得られた。しかし、これまでのところ、散乱に対するこれらのカイラル状態の感度が実験で詳しく調べられたことはなかった。今回我々は、走査トンネル分光法と角度分解光電子分光法を使って、三次元トポロジカル絶縁体Bi1−xSbxにおけるギャップレス表面状態を可視化し、この化合物のランダム合金化による無秩序性に起因する散乱の影響を詳しく調べた。原子スケールの強い無秩序性にもかかわらず、反対の運動量状態および反対のスピン状態の間で後方散乱がないことが示された。今回の観測結果は、これらの状態のカイラル性がキャリアのスピンを保護することを実証している。したがって、これらのカイラル状態は、長いスピン・コヒーレンスが非常に重要となるスピンを使うエレクトロニクスや、トポロジカルな保護によって耐故障性情報処理が可能となる量子計算応用に有用であると考えられる。 Full Text PDF 目次へ戻る
