2017 Fiscal Year Annual Research Report
多層ディラック電子系における新奇な磁気伝導現象の開拓とバンド構造制御
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16J10114
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増田 英俊 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ディラック電子系 / 巨大磁気抵抗 / 中性子回折 / 量子振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，申請者が過去に発見した磁性ディラック電子系化合物EuMnBi2について，前年度に引き続き詳細な磁気構造の解明，並びに周辺化合物の開拓を目的として研究を進めた．
EuMnBi2はディラック電子を持つBiの正方格子シートと，磁性元素であるEu/Mnを含む絶縁層からなる，層状構造を持つディラック電子系である．申請者はこれまでの研究において，外部磁場により絶縁層の磁気構造を変化させることで，ディラック電子の量子伝導を制御できることを示した．本年度はこの現象について微視的な理解を目的として，まず磁気構造について詳しく調べた．具体的にはEu, Mnの反強磁性秩序の解明を目指してゼロ磁場，磁場中での単結晶中性子回折の測定を行なった．フラックス法によって育成した大型の単結晶と，J-PARC, MLFの高効率な単結晶中性子回折用ビームラインSENJUを用いることにより，Euによる強い中性子吸収にもかかわらず明瞭な回折シグナルを得ることができ，EuMnBi2の磁気構造について詳細な情報を得ることができた．この結果は，今後EuMnBi2の磁気輸送特性を理解する上で重要な情報を与えると期待され，現在申請者が論文にまとめている段階である．
また，EuMnBi2の微視的な電子状態について，これまでの量子振動現象による解析に加え，ARPESと第一原理計算による解明を進めている．これらの実験・計算は外部の研究者と共同で行なった．特にゼロ磁場，磁場中での第一原理計算と量子振動を比較することにより，Euの反強磁性秩序がディラック電子状態に及ぼす影響について一定の理解を得ることができた．この結果については，現在論文を投稿する準備を進めている段階である．
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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
主要な研究目的の一つであったEuMnBi2の磁気構造の精査について，単結晶中性子回折を用いてゼロ磁場，磁場中における詳細な反強磁性磁気構造を明らかにすることができた．またディラック電子状態がEu反強磁性秩序から受ける影響についても，これまで量子振動現象の解析によって明らかになった微視的な電子状態の変化について，第一原理計算との比較により一定の理解を得ることができた．これらの結果は，現在申請者がそれぞれ論文にまとめている．今後これらの結果をもとに，EuMnBi2の磁気輸送現象についての理解が進むと期待される．以上の理由から，研究は概ね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，EuMnBi2の特異な磁気輸送特性の微視的な機構の解明を目指す．これまでの研究で得られた微視的な電子構造・磁気構造の結果に基づき，第一原理計算やモデル計算など理論的な側面からも研究を進める予定である．また微視的な電子状態についても量子振動，第一原理計算，ARPESの結果などを組み合わせて引き続き研究を進める．
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[Presentation] 反強磁性多層ディラック電子系EuMnBi2の強磁場下におけるスピン分裂の観測2017
Author(s)
増田英俊, 酒井英明, 高橋英史, 徳永将史, 三宅厚志, 秋葉和人, 十倉好紀, 石渡晋太郎
Organizer
物性研短期研究会 光で 見る・操る 電子物性科学の最前線 ～強相関, トポロジー, 低次元, ダイナミクス～
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[Presentation] Quantum Transport of Dirac Fermion Coupled with Magnetic Order in a Layered Antiferromagnet EuMnBi22017
Author(s)
H. Masuda, H. Sakai, M. Tokunaga, Y. Yamasaki, A. Miyake, J. Shiogai, S. Nakamura, S. Awaji, A. Tsukazaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Arima, Y. Tokura, and S. Ishiwata
Organizer
Junjiro Kanamori Memorial International Symposium
Int'l Joint Research
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