2016 Fiscal Year Annual Research Report
ディラック電子系物質におけるマルチフェロイクス開拓
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15H02108
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小形 正男 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60185501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福山 秀敏 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (10004441)
鈴村 順三 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (90108449)
小林 晃人 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80335009)
伏屋 雄紀 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00377954)
白石 誠司 京都大学, 工学研究科, 教授 (30397682)
田嶋 尚也 東邦大学, 理学部, 准教授 (40316930)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ディラック電子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
質量異方性のあるディラックハミルトニアンに基づき、誘電率と反磁性軌道磁化率の間に顕著な相関があることを見出した。これにより、ビスマスの誘電率を定量的に説明し、絶縁体であるBi-Sb合金の動的誘電率の周波数依存性を予言した。また、Bi-SbのNMRを念頭に反磁性軌道電流に起因する核スピン緩和率を計算し、高温でTの3乗に比例する温度依存性を得た。
スピン軌道相互作用、時間・空間反転対称性の破れの効果を一般的に含む厳密な帯磁率の表式を導き出した。またパイエルス位相による方法を厳密化した。
スピンホール効果を定量的に予測するために、PbTeやSnTeの磁気モーメントの大きさ及び異方性を定量的に求めた。また、強磁場中Biにおける磁気伝導度の上昇が100％バレー分極によるものであることを明らかにした。実験的には、内因性スピンホール効果の観測に必須の単結晶薄膜Bi試料の作製に成功し、ディラック性の本質を探求する準備が整った。また、高品質多結晶BiとAgを磁性絶縁膜上に成長させBi/Ag界面で発現するラシュバ場由来のスピン変換現象を定量的に評価した。
分子性ディラック電子系のNMRで観測されたフェリ磁性分極におけるバンド間揺らぎの役割を理論的に解明し、短距離クーロン相互作用による散乱の重要性を明らかにした。実験的には、層間磁気抵抗の実験からバレーの自由度が自発的に破れる相転移現象を示唆する結果を得た。また、2次元面平行磁場下で層間磁気抵抗にコヒーレンスピークを検出し、ゼーマン効果による撓んだシリンダー状フェルミ面が誘起されることを議論した。単位胞に4分子を含む有機導体および、多分子から構成される3次元導体のディラック点について調べ、偶奇2種類の波動関数が存在することが出現にとって本質であることを見いだした。さらにディラック点の3次元ループの出現を、面間及び面内のホッピングの相互作用から説明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各グループは理論および実験による研究を順調に続けている。誘電率、核スピン緩和率、スピン軌道相互作用を含む帯磁率、磁気モーメント、電子相関の新しい効果、バレー自由度のコントロールなど、新しい局面がいろいろと展開されている。実験と理論との比較もいろいろと行われている。
またこの科研費に参加している研究者を中心に、関連する理論研究者および関連物質の実験研究者を招いて２回目の研究会を行った。研究会を通して、参加研究者同士の共同研究や実験結果の説明に向けて新たな研究が始まっている。
また国際会議にも多数参加し、ディラック電子に関する研究が進展していることを海外に向けて発信した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き各グループの研究を続けるとともに、これまで共同研究がなかった者同士の共同研究も開始したりするようにしたい。実験と理論との比較も引き続き精力的に行う。また、今後も引き続き、関連する理論研究者および関連物質の実験研究者を招いた研究会を行い、国際会議にも参加し海外へ発信を続ける。
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[Presentation] α-ET2I3の熱的性質2017
Author(s)
高須康弘, 大嶋一樹, 田嶋尚也, 梶田晃示, 西尾豊, 内藤俊雄, 加藤礼三
Organizer
日本物理学会
Place of Presentation
大阪大学（大阪府豊中市）
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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[Presentation] 正孔ドープした分子性ディラック電子系におけるランダウ準位交差2017
Author(s)
秋田百合香, 坪井瑛里紗, 林頌也, 小川健太郎, 田嶋尚也, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃司
Organizer
日本物理学会
Place of Presentation
大阪大学（大阪府豊中市）
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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[Presentation] 正孔ドープした分子性ディラック電子系におけるクーロン相互作用2016
Author(s)
秋田百合香, 坪井瑛里紗, 林頌也, 小川健太郎, 田嶋尚也, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
Organizer
第二回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
Place of Presentation
名古屋大学（愛知県名古屋市)
Year and Date
2016-11-17 – 2016-11-18
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[Presentation] 分子性ディラック電子系におけるクーロン相互作用2016
Author(s)
林頌也, 小川健太郎, 秋田百合香, 田嶋尚也, 川椙義高, 須田理行, 山本浩史, 加藤礼三, 西尾豊, 梶田晃示
Organizer
第二回ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
Place of Presentation
名古屋大学（愛知県名古屋市)
Year and Date
2016-11-17 – 2016-11-18
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[Presentation] ビスマスにおけるバレー分極と異常磁気抵抗2016
Author(s)
伏屋雄紀, Z. Zhu, J. Wang, H. Zuo, B. Fauqué, R. D. McDonald, K. Behnia
Organizer
日本物理学会
Place of Presentation
金沢大学（石川県金沢市）
Year and Date
2016-09-26 – 2016-09-29
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[Presentation] 軌道磁性：再考2016
Author(s)
小形正男
Organizer
ワークショップ：物性物理・現状と将来
Place of Presentation
秋田大学（秋田県秋田市）
Year and Date
2016-06-23 – 2016-06-25
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