| 研究課題/領域番号 |
19K03710
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2021)
東京大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
中村 大輔 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (70613628)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ナローギャップ半導体 / 超強磁場 / 鉄シリサイド / 電気伝導 / 高周波 / 電気伝導度 / 金属絶縁体転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体鉄シリサイド(FeSi)の電子物性を解明することで、半導体中の電子を制御する新しい機構を提案することを目指す。FeSiは低温で半導体であるが、150 K以上の高温では電気伝導度が大きく増加し金属化する。スピンゆらぎや強相関電子、ワイルフォノンなどが上記の物性を担う可能性が考えられている。100テスラ以上の超強磁場の印加により生じると考えられている、メタ磁性転移ならびに半導体-金属転移を観測し、FeSiの物性を支配する要因を解明する。世界で唯一、物性実験が可能な超強磁場を発生できる電磁濃縮装置を使い、非接触電気伝導度測定、磁化測定、熱起電力測定という多角的視点からFeSiの物性研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
強相関半導体鉄シリサイド(FeSi)の強磁場輸送特性を解明し、エネルギーバンド構造の磁場発展に関する知見を得た。FeSiではバンドギャップエネルギーが数十meVと小さいために、ゼーマンエネルギーによってバンド構造に巨大な変化が現れることが期待できる。そのため、東京大学物性研究所が保有する電磁濃縮超強磁場発生装置を用いて、500テスラに至る超強磁場領域までの高周波電気伝導度測定を行った。270テスラにおいてバンドギャップが閉じることによる磁場誘起金属転移が生じることを明らかにした。さらに80K以下の低温ではバンドギャップ内の準粒子が示すホッピング運動に関連すると見られる異常が現れることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
強相関半導体FeSiにおいて超強磁場により誘起される電気伝導物性の変化を詳細に調査した。100テスラを大きく超える超強磁場領域でのこのような研究は発生磁場の信頼性および物性計測の再現性などの観点から、過去にほとんど例を見ないものである。そのため本研究は当該分野の物性計測技術の進展を顕著に示すものであり、今後多様な強相関半導体研究への展開が期待できる。例えば、伝導電子と遍歴電子との混成による近藤効果が生じ、極低温でトポロジカル絶縁体としての性質を示す近藤半導体SmB6に関して、現在研究が進行中である。
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