Electromagnetic response of Weyl antiferromagnet studied by terahertz spectroscopy
Project/Area Number |
20J01422
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
松田 拓也 東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)
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Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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Keywords | テラヘルツ分光 / ワイル反強磁性体 / 異常ホール効果 / テラヘルツ / 非平衡ダイナミクス / 多極子制御 / ワイル半金属 / 内因性異常ホール効果 / 多極子 / 反強磁性 / 光物性 |
Outline of Research at the Start |
ディラック点やワイル点のような線形分散を有する物質群が示すトポロジカルな性質を調べることは、近年の物性物理学の中心的テーマの1つである。本研究ではテラヘルツ分光を中心とした測定を行い、ワイル反強磁性体Mn3Snにおける電磁応答の解明を行う。さらに光によって誘起される非平衡状態のダイナミクスや非線形応答を明らかにし、最終的にはワイル磁性を高速に制御することを目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではテラヘルツ分光測定を通してワイル反強磁性体Mn3Snの電磁応答の理解を進め、光を用いてワイル磁性を高速に制御することを目指している。 2022年度は主に(1)極端光励起非平衡下で現れる散乱の受けにくく有効質量の軽いキャリアを発見し、(2)テラヘルツ電場による超高速磁化制御実験を行った。 (1)ワイル磁性体Mn3Snに非常に強いパルスレーザーを照射した際の極端な非平衡状態に注目し、テラヘルツ分光法を用いてホール伝導度を調べた。ある閾値を超えた高強度レーザーを照射すると、異常ホール効果が小さくなるとともにサイクロトロン共鳴が出現することを発見した。その結果から平衡状態と比べてキャリアの移動度が2000倍以上も高くなったことを見出した。平衡状態では電子間に強い多体相関が働くことでバンド構造が大きく変化して有効質量が非常に重くなるばかりか、散乱時間が10 fs以下であることがわかっている。一方、本研究では高密度光励起されたキャリアによって、もともと存在する多体相関が遮蔽されてバンド構造が著しく変化した結果、移動度の高いキャリアが現れたと考えられ、これはまさにワイルフェルミオンの性質が顕在化したことを強く示唆している。また本研究は、極端非平衡状態特有の振る舞いを時間分解ホール伝導度測定から明らかにしたものとして、今後様々な強相関電子系に対して適用されうる手法を開拓した重要な結果であると考えられる。 (2)テラヘルツ波の電場成分によって磁化を制御し、可視光のKerr回転でプローブし、電流パルスで磁化を初期化する、「テラヘルツポンプーKerr回転プローブー電流リセット測定」を、20 um角のTa/Mn3Snヘテロ薄膜に対して行った。その結果、テラヘルツ電場によって磁化を超高速に変調することにすることに成功した。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)