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固体中における三次元ディラック電子系の物性理論

Research Project

Project/Area Number 14J04405
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大湊 友也  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsワイル半金属 / 強磁場 / 電気伝導 / ワイル電子系 / 最小電気伝導度 / 金属絶縁体転移
Outline of Annual Research Achievements

本年度はワイル半金属における強磁場下の電気伝導現象について理論的に研究を行った。ワイル半金属は3次元ディラック電子系が実現する系の一つであり、その重要な特徴の一つとして系の表面に局在したトポロジカル表面状態を持つことがあげられる。先行研究において、ワイル半金属に対して電場と磁場を平行に印加すると巨大な負の磁気抵抗効果を示すことが理論的に知られていた。しかし、これらの先行研究においてワイル半金属に特徴的なトポロジカル表面状態が果たす役割については調べられてこなかった。本研究では表面のあるワイル半金属における磁場中の電気伝導現象を調べることで、トポロジカル表面状態が電気伝導現象においてどのような役割を果たすかを明らかにした。具体的な内容としては、波数空間にバンド接点を二つ持つワイル半金属となる格子模型を考え、周期境界条件と固定端境界条件のもとで磁場中のエネルギーバンド構造を計算し、表面の有無によってエネルギーバンド構造は大きく異なることを明らかにした。この計算で求めた固有状態を用いて散乱確率を計算することで電気伝導度を求めた。そして、境界条件によって電気伝導度の磁場依存性、および試料の厚み依存性が大きく異なることを明らかにした。多くの系では試料の大きさがマクロスコピックになると物理量の振る舞いは境界条件に依らなくなる。しかしワイル半金属においては境界条件の違いがマクロな系の物理量の振る舞いに本質的な変化を与えることを初めて明らかにした。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system in the presence of charged impurity scattering2015

    • Author(s)
      Yuya Ominato and Mikito Koshino
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 91 Issue: 3 Pages: 035202-035202

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.035202

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Magnetotransport in a Weyl semimetal2016

    • Author(s)
      Yuya Ominato and Mikito Koshino
    • Organizer
      APS March Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore(アメリカ)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system2015

    • Author(s)
      Yuya Ominato and Mikito Koshino
    • Organizer
      EP2DS
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城・仙台)
    • Year and Date
      2015-07-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system -- in the presence of charged impurity scattering2015

    • Author(s)
      Yuya Ominato and Mikito Koshino
    • Organizer
      APS March Meeting 2015
    • Place of Presentation
      San Antonio Texas, USA
    • Year and Date
      2015-03-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Transport in Weyl Semimetals2014

    • Author(s)
      Yuya Ominato and Mikito Koshino
    • Organizer
      ICPS2014
    • Place of Presentation
      Austin Texas, USA
    • Year and Date
      2014-08-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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