ワイル超伝導体における自発磁化の可視化

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Frontiers of materials science spun from topology
• Project/Area Number: 18H04213
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 下澤 雅明 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40736162)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 非線形ホール効果 / キラル物質

Outline of Annual Research Achievements

電気ホール効果は、線形応答理論の枠組みでは時間反転対称性が破れた状態でなければ生じない。ところが近年、非磁性物質において外部磁場を印加しない状態でも電気ホール効果が現れる可能性が提案された。この理論の最も重要な点は、非線形応答領域まで拡張してホール効果（非線形ホール効果）を考慮していることである。この非線形ホール効果の研究は、空間反転対称性が破れた非磁性物質におけるベリー曲率を検出できる可能性があり、ベリー曲率に起因する輸送特性に関する新たな知見を得ることが期待できる。しかし現在までのところ、非線形ホール効果の研究は、WTe2薄膜試料を用いた低温測定に限られており、応用を見据えるとバルク試料を用いて室温付近まで非線形ホール効果が現れる物質探索が必要不可欠である。
そこで本研究では、バルク試料で非線形ホール効果が理論的に計算されている物質として、らせん構造を有する非磁性半導体テルルに注目し、非線形ホール効果測定を行った。テルルの非線形ホール効果は、室温に近い温度領域でも観測することができた。また、4.2 Kでの非線形ホール効果の符号はキラリティー（らせんの巻き方）を変えると反転することが分かった。以上の実験結果は、第一原理計算によって予想された振る舞いと合致しており、非磁性キラル物質のテルルにおいてもベリー曲率双極子が伝導特性に影響を与えていることを示している。バルク試料でベリー曲率双極子由来の非線形ホール効果が観測された例は、本研究が初めてである。これらの内容に関して、近日中に論文として投稿する予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Thermal-transport studies of kagome antiferromagnets (2020)
  • Author(s): Minoru Yamashita, Masatoshi Akazawa, Masaaki Shimozawa, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Hajime Ishikawa, Takeshi Yajima, Zenji Hiroi, Migaku Oda, Hiroyuki Yoshida, Hyun-Yong Lee, Jung Hoon Han and Naoki Kawashima
  • Journal Title: J. Phys.: Condens. Matter Volume: 32 Pages: 074001
  • DOI: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/ab50e9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 熱伝導率の磁場方向依存性からみたUTe2の超伝導状態 (2020)
  • Author(s): 中川翔太, 細井優, 今西優人, 多田勝哉, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
  • Organizer: 日本物理学会 第７５回年次大会
• [Presentation] PrTr2Cd20(Tr=Pt, Rh)の電気輸送特性と温度磁場相図 (2020)
  • Author(s): 足立涼, 佐賀範彰, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 町田洋, 広瀬雄介, 土塔寛, 河野琢馬, 摂待力生
  • Organizer: 日本物理学会 第７５回年次大会
• [Presentation] BiCh2系超伝導体LaO0.5F0.5BiSSeにおける弾性抵抗測定 (2020)
  • Author(s): 小江悠達, 細井優, 野村尚也, 下澤雅明, 井澤公一, 星和久, 後藤陽介, 水口佳一
  • Organizer: 日本物理学会 第７５回年次大会
• [Presentation] キラル反強磁性体CsCuCl3のc軸熱輸送測定II (2019)
  • Author(s): 赤澤仁寿, 下澤雅明, 山下穣, 高阪勇輔, 秋光純, 土屋直人, 井上克也, J. Zaccaro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
• [Presentation] バルク層状磁性体に生じる非従来型異方的超伝導 (2019)
  • Author(s): 櫻木俊輔, 佐々木秀, 明石遼介, 坂上良介, 黒田健太, C. Bareille, 橋本嵩広, 長島椿, 木下雄斗, 平田靖透, 下澤雅明, 浅井晋一郎, 土居抄太郎, 辻本直人, 國定聡, 野口亮, 黒川輝風, 東伸彦, 平田昂輝, T. K. Kim, C. Cacho, 益田隆嗣, 徳永将史, 和達大樹, 岡﨑浩三, 辛埴, 神原陽一, 山下穣, 近藤猛
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
• [Presentation] CeCoIn5における超低温下NMR測定 IV (2019)
  • Author(s): 斉木克祥, 山下穣, 下澤雅明, 武田晃, 瀧川仁, 宍戸寛明
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
• [Presentation] Uniaxial strain effect on the BiCh2-based superconductor LaO0.5F0.5BiSSe (2019)
  • Author(s): Y. Oe, S. Hosoi, N. Nomura, M. Shimozawa, K. Izawa, K. Hoshi, Y. Goto, Y. Mizuguchi
  • Organizer: J-Physics Annual Meeting FY2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of angle dependence of thermal conductivity in the heavy fermion superconductor UTe2 (2019)
  • Author(s): S. Nakagawa, S. Hosoi, Y. Imanishi, K. Ota, M. Shimozawa, K. Izawa, A. Nakamura, Y. Homma, F. Honda, D. Aoki
  • Organizer: J-Physics Annual Meeting FY2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetic-field-temperature phase diagram of PrPt2Cd20 by magnetoresistance and Hall resistivity (2019)
  • Author(s): R. Adachi, N. Saga, S. Hosoi, M. Shimozawa, K. Izawa, Y. Machida, Y. Hirose, H. Doto, R. Settai
  • Organizer: J-Physics Annual Meeting FY2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 熱伝導率測定から見たUTe2の超伝導状態 (2019)
  • Author(s): 細井優, 中川翔太, 今西優人, 多田勝哉, 下澤雅明, 井澤公一, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
  • Organizer: 第19回琉球物性研究会
• [Presentation] A non-linear Hall effect in a chiral nonmagnetic compound at zero field (2019)
  • Author(s): K. Matsuura, M. Akazawa, M. Shimozawa, S. Fujii, M. Qiu, T. Ueno, T. Takahashi, Y. Mizukami, K. Hashimoto, T. Shibauchi, J. Gouchi, M. Yamashita, Y. Uwatoko, K. Kobayashi
  • Organizer: TopoMat2019
  • Int'l Joint Research