2016 Fiscal Year Annual Research Report
Strong spin-orbit interaction and novel electronic phases in heavy 5d transition metal oxides
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24224010
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高木 英典 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40187935)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有馬 孝尚 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90232066)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / 電子相関 / 量子スピン液体 / ディラックノード半金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である平成２８年度は、特にKitaev型スピン液体の実現について大きな進展があった。その成果を基盤として、平成29年度より基盤研究(A)「ハニカム型イリジウム酸化物の新奇量子スピン液体状態」がスタートし、量子スピン液体の研究をさらに発展させる予定である。
1. 新規二次元ハニカム型イリジウム酸化物H3LiIr2O6において主にNMR測定から１K以下の低温まで磁気秩序が生じないことを見出した。 この結果を根拠として基底状態が量子スピン液体状態であると結論した。NMR緩和時間の測定結果はギャップレス励起の存在を示唆している。これらがKitaev型のスピン液体に期待されるトポロジカルな励起と何らかの関係があるのか、理論グループと緊密に連携しながら、解析を進めている。Jeff=1/2量子スピン液体状態の実現は、本研究課題の当初の大きな目標の一つであったが、最終年度にようやくそれが実現した。
2. 昨年度、以前に本研究において発見した３次元ハイパーハニカム型のイリジウム酸化物において2GPa程度の高圧下でJeff=1/2モーメントが消失したように見えることをXMCD及びNMR測定によって見出した。さらに高圧でのNMR測定を行い、磁気秩序の兆候は完全に消えることを確認した。NMR緩和時間の振る舞いなどは上記二次元ハニカムのそれと極めて近く、３次元ハニカムにおいても量子スピン液体を見出した可能性が大きい。
3. ディラックノード半金属と考えられている３次元ペロブスカイトSrIrO3およびCaIrO3薄膜において、10%程度のSn置換に伴ってキャントした反強磁性と思われる磁気秩序が誘起され、伝導が金属的なものから絶縁体的なものへと移り変わることを確認した。Ir4+をSn4+で置き換えることで、実効的なJeff=1/2バンド幅が狭くなったことによると考える。磁性出現の臨界点付近で、磁気ワイル半金属実現の可能性を期待する。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] S=1/2 quantum critical spin ladders produced by orbital ordering in Ba2CuTeO62017
Author(s)
A.S.Gibbs, A. Yamamoto, A. N. Yaresko, K. S. Knight, H. Yasuoka, M. Majumder, M.Baenitz, P. J. Saines, J. R. Hester, D. Hashizume, A. Kondo, K. Kindo, and H. Takagi
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 95
Pages: 1044281-1~6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Nearly-free-electron system of monolayer Na on the surface of single-crystal HfSe22016
Author(s)
T. Eknapakul, I. Fongkaew, S. Siriroj, R. Vidyasagar, J. D. Denlinger, L. Bawden, S.-K. Mo, P. D. C. King, H. Takagi, S. Limpijumnong, and W. Meevasana
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 94
Pages: 201121-1~5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates2016
Author(s)
A. Yamasaki, H. Fujiwara, S. Tachibana, D. Iwasaki, Y. Higashino, C. Yoshimi, K. Nakagawa, Y. Nakatani, K. Yamagami, H. Aratani, O. Kirilmaz, M. Sing, R. Claessen, H. Watanabe, T. Shirakawa, S. Yunoki, A. Naitoh, K. Takase, J. Matsuno, H. Takagi, A. Sekiyama, and Y. Saitoh
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 94
Pages: 115103-1~10
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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