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2012 Fiscal Year Annual Research Report

相互作用のあるトポロジカル絶縁体・超伝導体の研究

Research Project

Project/Area Number 23840009
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

多田 靖啓  東京大学, 物性研究所, 助教 (20609937)

Project Period (FY) 2011-08-24 – 2013-03-31
Keywords超格子 / 相互作用 / f電子
Research Abstract

24年度は、2つの理論的動機から相互作用のある超格子の研究を行った。1つ目の動機となる先行研究は、トポロジカル絶縁体を用いた超格子においてワイルフェルミオンが出現する新しい量子相の発見であり、2つ目はf電子系におけるトポロジカル絶縁体の可能性の指摘である。実験的にもこれらを融合した状況が実現しつつある。本研究では、すでに実験的に実現されているCeIn3/LaIn3とCeCoIn5/YbCoIn5超格子を念頭に、f電子系超格子の研究を行った。まず、f電子系の基本的性質の一つである重い電子の形成とその性質について、昨年度に発展させた手法である非一様動的平均場を用いて解析を行った。その結果、超格子においては、3次元異方的な重い電子形成についてはエネルギースケールはただ1つしか存在しない一方で、その輸送特性については2-3次元クロスオーバーが見られることを明らかにした。本研究は重い電子系において次元クロスオーバーを明らかにした最初の研究であり、f電子系超格子を理解する上でも基本となる結果と考えられる。また次に、実験で見られている磁性や超伝導の性質を理解するために、揺らぎ交換近似を用いて研究を行った。その結果、3次元的な反強磁性スピン揺らぎのある系に超格子構造を導入すると、スピン揺らぎは強く抑えられる一方で、超伝導は非常に安定であることが分かった。このことは、よく知られているホッピング異方性をパラメータとした場合とは定性的に異なる新しい結果であり、超格子特有の現象と考えられる。さらに、動的平均場の結果を現象論的に導入することで、実験でみられている大きな上部臨界磁場を説明できることを示した。これらのf電子系超格子の解析は、今後、相互作用のあるトポロジカルな超格子を考える上で基本的な理解の枠組みを与えるものである。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Correlation effects in two-dimensional topological insulators2012

    • Author(s)
      Y. Tada
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Pages: 165138

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.165138

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] f電子系超格子におけるスピン揺らぎの研究2013

    • Author(s)
      多田靖啓
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] A study on heavy fermions in superlattices2012

    • Author(s)
      Yasuhiro Tada
    • Organizer
      The fourth international workshop on the dual nature of f-electrons
    • Place of Presentation
      兵庫県じばさんセンター
    • Year and Date
      20120704-20120706
  • [Presentation] 超格子における重い電子系の研究2012

    • Author(s)
      多田靖啓、Robert Peters、押川正毅
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-20

URL: 

Published: 2014-07-24  

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