2017 Fiscal Year Annual Research Report
Control of band structure and emergent novel phenomena based on band topology
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26287062
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
村上 修一 東京工業大学, 理学院, 教授 (30282685)
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2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 物性理論 / スピンエレクトロニクス / トポロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の３項目について研究を行った。第一に、空間反転対称性の破れた非磁性絶縁体において、圧力や化学組成などを連続的に変化させバンドギャップが閉じる際に現れるバンド構造変化の一般論を構築した。なおスピン軌道相互作用は有限に存在するとしている。このとき、系の空間群およびバンドギャップが閉じる波数によって、起こりうる無数の場合を分類することができ、各場合についてバンドギャップが閉じる点近傍での有効理論を構築することでバンド構造の発展を調べた。その結果、全ての場合についてワイル半金属ないしノーダルライン半金属となることを見出した。すなわち、絶縁体からバンドギャップを閉じて、また直ちに開くような絶縁体-絶縁体相転移が起こりえないことを示した。この理論は実際の物質に広く応用することができ、実際このような相転移の例をいくつか挙げるとともに、これを用いたワイル半金属、ノーダルライン半金属の新物質を見出した。
第二に、ノーダルライン半金属のうちスピン軌道相互作用が無視できるものについて、ノーダルラインの存在が電子のフィリングによって強制的に決まるものを、空間群の立場からすべて網羅的に挙げて、対応するノーダルラインの形状を決定した。さらに候補物質の一つAl3FeSi2を見出し、第一原理計算によりそのノーダルラインの形状が理論的に予言されているものと一致することを確かめた。
第三にノーダルライン半金属やワイル半金属に関する相転移の一般論を構築した。スピン軌道相互作用が無視できる場合のノーダルライン半金属を、ノーダルライン形状と位置によって２種に分類し、その相転移を論じた。特にノーダルラインが時間反転不変運動量を囲むときには、時間反転対称性を破ると必ずワイル半金属になることを示した。
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| Research Progress Status |
平成29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 |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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