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量子異常ホール効果と非散逸な磁壁伝導の光制御

研究課題

研究課題/領域番号 17J07818
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅰ(実験)
研究機関東京大学

研究代表者

岡田 健  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードラシュバ / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / 電気磁気効果
研究実績の概要

空間反転非対称な磁性金属は、トポロジカル絶縁体の量子異常ホール効果に代表されるような新奇な物性を引き起こす舞台として注目を集めている。このような系では、伝導電子と局在磁気モーメントの間に働くスピン電荷結合に加えて、空間反転対称性の破れに起因した反対称スピン軌道相互作用が伝導電子に対して作用する。とりわけ、表面や界面における鏡映対称性の破れに由来したものをラシュバ型スピン軌道相互作用、バルク結晶の空間反転対称性の破れに由来したものをドレッセルハウス型スピン軌道相互作用と呼ぶ。本研究課題では、2年間の研究を通じて、このような反対称スピン軌道相互作用とスピン電荷結合の協奏によって生み出される新しい磁気相やスピン輸送現象を理論的に開拓した。計算手法としては、数値計算をベースに、必要に応じて解析計算を用いた。初年度は、薄膜のヘテロ界面などに代表される空間反転非対称な2次元金属を対象として、伝導電子の自由度を取り入れた大規模なモンテカルロ計算によって、ラシュバ・ドレッセルハウス型スピン軌道相互作用を受けた遍歴電子によって媒介されて生じる磁気秩序を調べた。その結果、スピン軌道相互作用によってスピン分裂したフェルミ面の不安定性を反映して、遍歴磁性体特有の複雑な多重Q磁気秩序が現れることを見出した。一方で本年度は、金属ではなくバンド絶縁体に着目し、一般的な2次元バンド絶縁体と強磁性体のヘテロ接合を想定し、界面で発生するラシュバ型スピン軌道相互作用と強磁性体との交換相互作用によって誘発される新しい電気磁気効果を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Multiple-Q magnetic orders in Rashba-Dresselhaus metals2018

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, Y. Kato, and Y. Motome
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 22 ページ: 224406-224406

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.224406

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dissipationless Edelstein effect in Rashba insulators2018

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, Y. Kato, and Y. Motome
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noncoplanar spin textures in spin-orbit coupled metals2018

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, Y. Kato, and Y. Motome
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dissipationless Edelstein effect in insulator-ferromagnet heterostructures2018

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, Y. Kato, and Y. Motome
    • 学会等名
      International Symposium on Frontiers of Quantum Transport in Nano Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ラシュバ・ドレッセルハウス型スピン軌道相互作用が誘起する六重Q磁気秩序2017

    • 著者名/発表者名
      岡田健, 小澤遼, 加藤康之, 求幸年
    • 学会等名
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sextuple-Q states in a Kondo lattice model with Rashba and Dresselhaus spin-orbit couplings2017

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, R. Ozawa, Y. Kato and Y. Motome
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラシュバ-ドレッセルハウス型スピン軌道相互作用が誘起する多重Q磁気秩序2017

    • 著者名/発表者名
      岡田健, 小澤遼, 加藤康之, 求幸年
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Versatile multiple-Q orderings generated by Rashba-Dresselhaus spin-orbit couplings2017

    • 著者名/発表者名
      K. N. Okada, R. Ozawa, Y. Kato and Y. Motome
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Trends in Condensed Matter Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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