2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K13498
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田仲 由喜夫 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40212039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 昌利 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (30313117)
田口 勝久 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (90725194)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ワイル半金属 / トポロジカル絶縁体 / ディラック半金属 / カイラル異常 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピンポンピングによるスピン輸送理論)
トポロジカル絶縁体(TI)表面でのスピントロニクス、TI /磁性絶縁体の接合表面における磁化の動的運動によって誘起される電流・スピン流の理論研究を行った。その結果、電流は磁化の時間変化によって駆動されること、スピン流は空間的に磁化の時間・空間変化によって駆動されることを解明した。また、導出した電流・スピン流の観測方法として、強磁性共鳴時のダンピングの大きさの変化に着目し、磁化の空間依存性を考慮してダンピングの変化を解析的に示した。ダンピングには磁化構造に依存する項と依存しない項があり、両者は区別できることが分かった。この結果から電流・スピン流の有無を検出できる。
(光らせん波による新奇なスピン構造の生成)
TI表面にはスピンと運動量の密接な関係が存在する。その表面に電場を誘起することでスピン偏極を創ることができるが、そのスピン偏極は空間的に一様である。 本研究で、光らせん波を使って、空間的に非一様なスピン偏極構造をTI表面に創る方法を理論的に示した. 光らせん波の持つスピン角運動量と軌道角運動量がスピン偏極構造に反映することを明らかにした。この成果はPhysical Review B誌への掲載が採択された.
(光誘起カイラル磁気効果の理論的研究)
本萌芽研究対象物質であるワイル半金属は運動量空間におけるBerry位相によるモノポール電荷±1のエネルギー分散を持つ物質であり、その物質の輸送現象に興味が持たれている。中でもカイラル磁気効果(CME)が注目を集めている。本研究では、円偏光の電場の非線形効果の創る実効的な磁場に着目し、その磁場によるCMEを明らかにした。 その実効的な磁場は数十テスラの巨大な磁束密度となり得るため、従来よりも巨大なCMEを引き起こすことを示した。これは、従来と違い、散逸を伴う電流が誘起されることも解明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
トポロジカル絶縁体上へのスピン注入だけでなく光らせん波の照射によるスピン密度、スピン流の生成などが予言された。また光誘起カイラル磁気効果を予言することもできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はトポロジカル絶縁体あるいはワイル半金属の低エネルギー有効ハミルトニアンを舞台に輸送現象を調べたが、バルク絶縁体性をとりいれた薄膜モデルに研究を拡張したい。またワイル半金属をドープした系の超伝導についても研究を広げたい。
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| Causes of Carryover |
光らせん波の論文の作成および光カイラル磁気効果の論文の作成・形成に時間がかかったために国際会議での発表が予定したように進まなかった。また解析的計算を主とする研究に時間がかかり、BurkovBalentsモデルの拡張といった数値計算が進まなかったので計算機の購入が遅れた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
薄膜モデルにおけるGreen関数を用いた数値計算を始めるために計算機の購入を行う。また成果報告、関連したトピックの情報収集のための学会参加の旅費を計画している。
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