2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of quantum transport phenomena in Dirac magnets with spontaneous magnetisation
| Project/Area Number |
19H01851
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
酒井 英明 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20534598)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | ディラック半金属 / 強磁性体 / 極性金属 / ワイル磁性体 / 異常ホール効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ディラック電子特有の量子輸送現象を物質中の自発磁化で制御することを目指し、多層ディラック電子系磁性体を基軸に新物質・物性開拓を進めてきた。本年度の主な成果は以下である。
(1) BaMnX2系のスピン・バレー状態と自発磁化の元素置換による制御
BaMnX2では、X正方格子がわずかに歪むことにより、面内方向に極性を有する。この歪みは自発磁化に加え、スピン軌道相互作用によりディラック電子にバレーごとに異なるスピン偏極を誘起する。本年度はXサイトの元素置換により、これらの磁気・電子状態を制御できることを実証した。XサイトをSbからBiに置換することで、格子歪みが大きく減少し、バレー配置が変化する上、自発磁化が増加することがわかった。この結果はCommun. Mater.誌に発表し、プレスリリースを行った。また自発磁化と垂直な層間方向に熱流を流した場合に発現する異常ホール・ネルンスト効果の観測を行った。この結果、微小な自発磁化 (約0.0001μB/Mn)にも関わらず、数μV/Kに達するネルンスト起電力が発生することを見出した。
(2) Eu系の新物質開拓
新規磁性ディラック・ワイル半金属の開拓を行った。まずディラック半金属候補物質であるBaMg2Bi2の磁性版となるEuMg2Bi2の純良単結晶の合成に成功した。Eu層はゼロ磁場で（A型）反強磁性を示すが、4 T以下の弱磁場で強磁性へ転移する。この強磁性相ではワイル点がフェルミエネルギー近傍に生成されることが理論的に明らかとなり、巨大な異常ホール効果が実験的に観測された。本結果に関する論文を現在投稿中である。さらに、Euを含むEuMX系極性金属の単結晶合成に成功した。磁化率の温度依存性から、Eu層に平行方向にはわずかな自発磁化をもつことを見出したが、この自発磁化に起因する異常ホール効果の観測には至っていない。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(15 results)
-
-
-
-
[Journal Article] Tunable spin-valley coupling in layered polar Dirac metals2021
Author(s)
M. Kondo, M. Ochi, T. Kojima, R. Kurihara, D. Sekine, M. Matsubara, A. Miyake, M. Toku- naga, K. Kuroki, H. Murakawa, N. Hanasaki, and H. Sakai*
-
Journal Title
Commun. Mater.
Volume: 2
Pages: 49
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Variation of charge dynamics upon antiferromagnetic transitions in the Dirac semimetal EuMnBi22021
Author(s)
H. Nishiyama, H. Sakai, K. Nakagawa, N. Hanasaki, S. Ishiwata, H. Masuda, M. Ochi, K. Kuroki, S. Iguchi, T. Sasaki, Y. Ikemoto, T. Moriwaki, K. Ueda, Y. Tokura, and J. Fujioka
-
Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 104
Pages: 115111
DOI
Peer Reviewed
-
-
[Journal Article] Element dependence of local disorder in medium-entropy alloy CrCoNi2021
Author(s)
N. Hanasaki, M. Oda, K. Niitsu, K. Ehara, H. Murakawa, H. Sakai, H. Nitani, H. Abe, H. Sagayama, H. Uetsuka, T. Karube, and H. Inui
-
Journal Title
AIP Advances
Volume: 11
Pages: 125216
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
[Presentation] Block-layer design for high-mobility magnetic and polar Dirac materials2022
Author(s)
H. Sakai, H. Fujimura, R. Kurihara, A. Miyake, M. Tokunaga, T. Kida, M. Hagiwara, K. Tsuruda, H. Murakawa, and N. Hanasaki
Organizer
SMS2022 (Summit of Materials Science 2022), Sendai, Japan/Online
Int'l Joint Research / Invited
-
-
-
-
-
-
