| 研究課題/領域番号 |
20J21312
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山田 林介 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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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 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 強相関電子系 / ディラック半金属 / 量子極限 / 擬一次元 / 巨大磁気抵抗 / 電荷密度波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、トポロジカル半金属と呼ばれる物質群における、相対論的な方程式に従う準粒子（ディラック・ワイル電子）による物性に大きな注目が集まっている。これまでは電子間の相互作用が弱い領域を中心に研究が行われてきたが、本研究では強相関領域に着目した。ディラック・ワイル電子に強い電子間相互作用が働くことで、新規な物性が現れると期待される。強相関トポロジカル半金属であると提案されているペロブスカイト型イリジウム酸化物CaIrO3を対象として、その輸送特性や電子状態を明らかにすることによって、強相関領域におけるトポロジカル電子相の包括的な理解を目指す。
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| 研究実績の概要 |
電子相関効果の強い領域におけるディラック電子の振舞いを明らかにするために、強相関ディラック半金属であるペロブスカイトCaIrO3を対象として研究を行った。本年度は、特に強相関ディラック電子の量子極限における振舞いに着目した。単結晶CaIrO3を用いて、磁場を結晶軸のa軸とc軸にかけた際の縦磁気抵抗(B//I)を測定した。B//aの配置においてディラック電子は6 T程度で量子極限に到達し、10 T以上において抵抗は急激に増大し、18 Tピークを取る巨大な磁気抵抗を示した。この巨大磁気抵抗がディラック電子の量子極限における密度波の形成と関連している可能性については、本年度出版された論文[R. Yamada, npj Quantum Mater. (2022)]にまとめた。
一方で、B//cの配置では、ディラック電子はより低磁場の1 T付近で量子極限に到達し、磁気抵抗は6 T付近でピーク構造を示した。磁気抵抗比の大きさはa軸の場合と比較して一桁程度小さな値となっており、B//cの量子極限では密度波の形成が強く抑制される可能性が示唆される。さらに、理化学研究所との共同研究により、CaIrO3のラインノード近傍のバンド構造のランダウ準位の数値計算を行った。その結果、量子極限における磁気抵抗の異方的な振舞いが、量子極限における電荷密度波のモデルを用いて定性的に説明できることがわかった。
以上の研究により、強相関領域におけるディラック電子は磁場による閉じ込め効果によって電荷/スピン密度波を引き起こす可能性が明らかになった。本研究で見出されたディラック電子による秩序相の形成は、電子相関効果により新奇トポロジカル相が生じる可能性を示唆しており、今後の本分野の研究の発展に寄与すると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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