| 研究課題/領域番号 |
19K14660
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
秋葉 和人 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (60824026)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | Diracフェルミオン / トポロジカル電子相 / 高圧力 / 磁気抵抗 / 量子振動 / 磁場方向依存性 / Dirac電子系 / 鉛テルル / ディラックネス / PbTe |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では「Diracフェルミオンに固有のマクロ物性は何か？」を明らかにするためにPbTeの低温・強磁場・高圧力下での物性測定を行う。具体的には、圧力によってPbTeの電子状態が縮退半導体・3次元Dirac電子系・トポロジカル結晶絶縁体へと系統的に制御できることを、量子振動の解析から得られる「Zeemanサイクロトロン比」に基づき定量的に検証する。その上で、各相での詳細な電気抵抗・磁化測定とその比較検討から「縮退半導体状態には見られずトポロジカル電子相だけに固有の物性」を解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、圧力によって電子構造を系統的に制御できる物質に着目し、Diracフェルミオンが示す物性解明に関する研究を行った。PbTeに関しては圧力下量子振動測定を行い、2 GPa付近でバンドギャップが零となりDirac電子系が実現していることを示唆する結果を得た。また圧力下における電子状態を決定するためのツールとして、最大圧力4 GPaを印加しながら磁場中磁気輸送特性を測定可能な圧力セル回転機構を開発した。これをLaAgSb2に適用することで、圧力下でSb正方格子由来のDirac的な線形分散を持つFermi面がCDWの崩壊と同時に出現し、輸送特性に支配的寄与をもたらすことを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年Diracフェルミオンを有するトポロジカル物質の新奇物性が高い関心を集めているが、候補物質の多くは一般に複雑なバンド構造を持ち、Diracフェルミオン固有の振る舞いを見極めるのが困難であった。その中で本研究では、PbTeおよびLaAgSb2が単純な電子構造を持ちながら、圧力によってこれを系統的に制御できる理想的な舞台となることを示した。また本研究で開発した圧力セルの回転機構は、常圧に比べ得られる情報量が格段に不足する圧力下において、電子状態を決定する強力なツールとなることをLaAgSb2への適用例で示した。今後広くさまざまな物質に対して応用が期待できる技術と言える。
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