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ディラック電子系物質における熱電効果の理論(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0155
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関電気通信大学

研究代表者

伏屋 雄紀  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (00377954)

研究協力者 Behnia Kamran  パリ高等物理化学学校, Laboratoire de Physique et d'Etude des Materiaux, CNRSディレクター
研究期間 (年度) 2016 – 2018
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード磁気抵抗 / バレー分極 / Bi / Sb / SrTiO3 / 量子振動 / 量子極限 / ディラック電子 / 熱電公開 / スピン軌道結合 / ビスマス / アンチモン / IV-VI族半導体 / 熱電効果 / バレートロニクス
研究成果の概要

研究代表者が担当する理論と,滞在先のフランスグループが担当する実験が,密接に協働することにより,以下の成果を上げた.(1)全ての物質で初めてとなる,磁場による100%バレー分極をBiで達成した.(2)磁気抵抗の新しい公式を導き,これを様々な物質(Bi, Sb, SrTiO3)に適用した.Sbにおいて,磁気抵抗の最高記録(10,000,000%)を達成した.BiやSrTiO3の磁気抵抗の長年の謎の一部を解明することができた.
パリで開催された科学と芸術に関する展覧会に成果を出展し,好評を得た.滞在中に国際ワークショップを主催し,国際ネットワークの構築を進めた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子が持つ電荷やスピンに次ぐ,新しい自由度としてバレーの自由度を制御する研究(バレートロニクス)が最近注目を集めている.本研究で達成した100%バレー分極は,バレートロニクスにおいて新しい方向性を示した.強磁性薄膜を用いた磁気抵抗は,すでにハードディスクなどで実用化されている.(発見者はノーベル賞を受賞)これとは別に,最近,半金属を用いた非常に大きな磁気抵抗が関心を集めている.本研究で得た実用的な磁気抵抗の理論は,今後磁気抵抗の実験を解析する上で,重要な役割を担いうる.
純粋に科学的研究で得られた成果の芸術性が評価されたことは,アウトリーチ活動の新たな方向性を示している.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] パリ高等物理化学学校(フランス)2017

    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Longitudinal and transverse magnetoresistance of SrTiO<sub>3</sub> with a single closed Fermi surface2019

    • 著者名/発表者名
      Awashima Yudai、Fuseya Yuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 31 号: 29 ページ: 29LT01-29LT01

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ab1b05

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Corrections to the magnetoresistance formula for semimetals with Dirac electrons: the Boltzmann equation approach validated by the Kubo formula2018

    • 著者名/発表者名
      Owada Mitsuaki、Awashima Yudai、Fuseya Yuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 44 ページ: 445601-445601

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aae03c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoresistance and valley degree of freedom in bulk bismuth2018

    • 著者名/発表者名
      Zhu Zengwei、Fauque Benoit、Behnia Kamran、Fuseya Yuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 31 ページ: 313001-313001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aaced7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetoresistance of semimetals: The case of antimony2018

    • 著者名/発表者名
      Fauque Benoit、Yang Xiaojun、Tabis Wojciech、Shen Mingsong、Zhu Zengwei、Proust Cyril、Fuseya Yuki、Behnia Kamran
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 11

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.114201

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Emptying Dirac valleys in bismuth using high magnetic fields2017

    • 著者名/発表者名
      Zhu Zengwei、Wang Jinhua、Zuo Huakun、Fauqu? Beno?t、McDonald Ross D.、Fuseya Yuki、Behnia Kamran
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 15297-15297

    • DOI

      10.1038/ncomms15297

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 擬一次元有機導体のSDW転移とゼーベック係数2019

    • 著者名/発表者名
      浅香雄哉, 辻村昌希, 伏屋雄紀
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Analytical solutions for the surface states of Bi_{1-x}Sb_{x}2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      European Conference on Surface Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SrTiO3 における磁気抵抗の理論2018

    • 著者名/発表者名
      粟島裕大, 大和田光明, 伏屋雄紀
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 強スピン軌道結合系における異常なゼーマン効果の理論2018

    • 著者名/発表者名
      猪崎優喜, 伏屋雄紀
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 半金属アンチモンの角度依存磁気抵抗2018

    • 著者名/発表者名
      大和田光明, 粟島裕大, 伏屋雄紀
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 物質のトポロジーをバルク測定で決めるには2018

    • 著者名/発表者名
      伏屋雄紀
    • 学会等名
      ISSPワークショップ「スピン軌道強結合伝導系におけるサイエンスの新展開」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ビスマスの磁気抵抗と100%バレー分極2018

    • 著者名/発表者名
      伏屋雄紀
    • 学会等名
      琉球大物性研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン分解量子振動と物質のトポロジー2018

    • 著者名/発表者名
      伏屋雄紀
    • 学会等名
      第 12 回 物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ビスマスにおける100%バレー分極と異常磁気抵抗2017

    • 著者名/発表者名
      伏屋雄紀,Z. Zhu, J. Wang, H. Zuo, B. Fauque, R. D. McDonald, and K. Behnia
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Valleys and their nematicity in bulk bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fusyea
    • 学会等名
      International conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anomalous g-factor in strongly spin-orbit coupled systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      International Workshop: Physics of Uranium based Unconventional Superconductors
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin of the Large Anisotropic g-Factor of Holes in Bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      CEA Grenoble Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Origin of the Large Anisotropic g Factor of Holes in Bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      Workshop LIA CNRS-Universite de Sherbrooke
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystalline spin-orbit interaction and the "anomalous" Zeeman effect in semiconductors and semimetals2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      Seminar College de France
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Origin of the Large Anisotropic g Factor of Holes in Bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fusyea
    • 学会等名
      Cutting-edge topics in quantum materials 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Transport Properties and Diamagnetism of Dirac Electrons in Bismuth2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fuseya
    • 学会等名
      MPI CPfS - Festkorperphysikalisches Kolloquium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ビスマスにおけるバレー分極と異常磁気抵抗2016

    • 著者名/発表者名
      伏屋雄紀,Z. Zhu, J. Wang, H. Zuo, B. Fauque, R. D. McDonald, and K. Behnia
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International workshop on Spin-Orbit Interaction and G-factor (SOIG2017)2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-10-04   更新日: 2020-03-30  

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