2020 Fiscal Year Research-status Report
圧力下のPbTeにおけるトポロジカル電子相実現の実証とその物性解明
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19K14660
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
秋葉 和人 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60824026)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | トポロジカル電子相 / 量子振動 / 高圧力 / 磁場方向依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主にZeeman-サイクロトロン比の磁場方向依存性解明のために、圧力セルの一軸回転機構の開発と量子振動測定への応用を遂行した。
ピストンシリンダ型などの一般的な圧力セルは比較的長い円筒形のために、超伝導マグネット内で回転することが困難である。そのため圧力下における物理量の磁場方向依存性の研究はごく限られた例しか知られておらず、未踏の研究領域と言える。一方で代表者の所属する研究室で開発されたインデンター型圧力セルは、直径25 mm、高さ約30 mmと極めて小型でありながら、常用最大圧力4 GPaを発生できる。
本年度はマグネット上部から磁場中心付近まで通したドライブシャフトの回転をギアによって伝達し、圧力セルホルダーを一軸回転する機構を自作した。完成した回転機構はインデンターセルを搭載した状態かつ液体ヘリウム減圧下の1.5 Kで滑らかに動作し、ホルダーに設置したHall素子の抵抗測定によって実際に360度近く連続回転できることを確認した。さらにこの機構を用いて、常圧で量子振動を確認しているLaAgSb2に対して圧力下電気抵抗の角度依存性測定を行った。その結果最大4 GPaまで量子振動の角度依存性を得ることに成功し、二次元的な円筒型Fermi面の存在を実験的に明らかにした。これによって最大圧力4 GPa、最大磁場16 T、最低温度1.5 Kの抵抗測定はほぼ確立したものと考えられる。この機構は本研究の対象物質のみならずさまざまな物質に対して応用可能であり、今後他の研究への発展も期待できる。
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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
全年度までに判明していたPbTeにおける量子振動の試料による違いは未だ完全な理解に至っていないが、本年度は圧力セルの回転機構が実用段階に至ったことなどを考慮すると、総合的に見て研究はおおむね順調に進展していると考えられる。また前年度よりPbTe以外の物質に対するZeeman-サイクロトロン比の評価も進めており、本年度は電荷密度波物質LaAgSb2の圧力下量子振動測定に関する論文を出版することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は圧力セルの角度回転機構をPbTeに応用し、圧力下における量子振動の角度依存性を解明する予定である。これまでの研究によって、常圧におけるPbTeのZeeman-サイクロトロン比は磁場方向に依らずほぼ一定であることが分かっているが、圧力下でこの振る舞いがどう変化するかに着目して研究を遂行する。また回転機構を希釈冷凍機へ搭載できるよう改良することで、更なる低温領域での量子振動の角度依存性測定も開拓したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス流行によってほとんどの学会・研究会がオンライン開催となり当初予定していた出張旅費が必要なくなったこと、圧力セルの回転機構がほぼ研究室既存の材料で自作できたこと、および寒剤費を所属研究室の他予算で支出したことにより次年度使用額が生じた。現在使用している抵抗測定用のレジスタンスブリッジ装置に不調があり実験に支障をきたすようになったため、その修理費や代替機の購入に充てることを計画している。
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