2019 Fiscal Year Annual Research Report
Many-band effect in magnetic responses and transport properties
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18H01162
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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) |
苅宿 俊風 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (60711281)
松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多バンド効果 / 軌道磁性 / 輸送係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度多バンドの場合のホール係数を調べたが、引き続きすべての輸送係数について同様の手法を拡張した。まずブロッホ電子の波動関数を用いて電流演算子のバンド間の行列要素を表し、久保公式による輸送係数を一般的に書き下した。さらに磁場に対する１次摂動であることを考慮し、最終的な形がゲージ不変性を満たす形に整理されることを示した。得られた結果は一部ベリー曲率で表されるが、それ以外の部分がコンパクトな形となるか検討した。
ある種の物質では、ディラック型の分散が波数空間で連続的につながったノーダルラインが実現していると考えられている。このような多バンドとしてのノーダルライン状態を記述する簡単なハミルトニアンを構築し、軌道帯磁率を調べた。その結果、化学ポテンシャル依存性が特徴的な形をもつことが明らかになった。またノーダルラインの方向と磁場の方向との間の角度依存性について、現象論的な解釈が可能であることを見出した。
グラフェンの模型にstaggered on-site potential とスピン軌道相互作用を導入すると、パラメター領域によって、通常の絶縁体相とトポロジカル相が現れることが知られている。この系における磁化率を調べた。磁気応答として軌道効果とゼーマン効果がよく知られているが、一般にはそれらの交差項(以下、軌道-Zeeman交差項)も存在する。この軌道-ゼーマン交差項に対する表式を微視的に調べると、この交差項は物質のベリー曲率を反映し、２つの相で磁化率の振る舞いに違いが現れることが分かった。これまでにもベリー曲率が磁化率などの物理量に現れることが指摘されているが、このモデルはそのような効果を具体的に示す新たな例であると考えられる。
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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
各研究計画について、順調に進んでいる。輸送係数についてはゲージ不変な形まで得られているが、ベリー曲率以外の部分についてコンパクトな形となるか検討の余地がある。第一原理計算を用いた研究部分では、いくつかのモデルに対して低エネルギー有効模型を構築している。ノーダルラインについては、新たにモデルハミルトニアンを構築し、その解析が始まった。また軌道-Zeeman交差項について、新たな物理量として研究を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、各研究項目について研究を推進する。
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