2020 Fiscal Year Annual Research Report
Emergent quantization phenomena in strongly coupled hybrid open quantum systems
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20H01830
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野村 健太郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00455776)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三澤 貴宏 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員(研究院准教授) (10582687)
荒木 康史 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (10757131)
佐藤 正寛 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (90425570)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トポロジカル物質 / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
該当年度は、歳差運動する磁化を持つ強磁性絶縁体に付着したトポロジカルなディラック半金属におけるスピンと電荷輸送現象の時間発展過程を研究した。従来の通常の金属と比較して、トポロジカルなディラック半金属は、取り付けられた強磁性絶縁体からスピン電流が励起されると、大きな逆スピンホール効果を示す。誘導電荷電流は半量子化されていることを示した。つまり、運動量空間内の2つのディラック点間の距離にのみ依存し、システムがトポロジカルなディラック半金属相にあるときの無秩序強度にはほとんど依存しない。逆効果として、トポロジカルディラック半金属に印加された電場が、交換相互作用と半量子化スピンホール効果を介して強磁性絶縁体の局所磁化にスピントルクを及ぼすことを示した。本研究は、トポロジカルなディラック半金属が、スピン電荷変換とスピンスイッチングのための散逸性の低いプラットフォームを提供することを示した。また、強磁性体（FM）に取り付けられた量子スピンホール絶縁体（QSHI）のエッジが、非常に効率的なスピンから電荷への変換を実現できることを示した。 1次元のQSHI-FM接合に基づいて、FMの磁化ダイナミクスによって駆動されるQSHIエッジの電子ダイナミクスを解析した。 磁気交換結合からのエッジの大きなギャップ開口部の下で、1次元らせんエッジ状態のバンドトポロジーに起因する、エッジで駆動される電荷電流が最大化される一方で、QSHIエッジへのスピン注入が抑制されることを明らかにした。
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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
解析計算と数値計算を併用して，効率的にスピンダイナミクスの特性を明らかにすることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度，開発したスピンダイナミクスの計算手法を用いて，ワイル半金属のスピン電磁現象を解明する．
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Research Products
(3 results)
