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強相関ディラック・ワイル電子系におけるトポロジカル電子相と異常磁気伝導の開拓

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00981
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

藤岡 淳  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80609488)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード強相関電子系 / トポロジカル物質 / 低温物性 / ワイル半金属 / 強相関エレクトロニクス / トポロジカル半金属
研究実績の概要

パイロクロア型R2Ir2O7においてバンドフィリング制御によるモット臨界制御と異常熱起電力効果の探索を行った。本年度はホールドープによってバンドフィリングを変化させることで、ゼロギャップバンドまたはフラットバンドによる異常な電荷・熱輸送特性の可能性を探った。ノンドープで反強磁性モット絶縁体のEu2Ir2O7においてEu3+をCa2+によって部分的に置換することでホールドーピングを行った。(Eu1-xCax)2Ir2O7ではx=0.05でモット転移が生じ、金属となることが分かった。ゼーベック係数は100K以下でピークを持ち、x=0.1では50Kで30μV/Kに達する事が分かった。ゼーベック係数の異常な振る舞いを電子状態の観点から探るため、光学伝導度スペクトル(一種の光吸収スペクトル)を調べた。x=0では0.13eV程度の光学ギャップ(モットギャップ)が見られるのに対し、x=0.05では0.05eV付近にピークを持つ吸収構造を持つ金属的応答が現れ、フラットバンドによる状態密度が高い異常金属相が生じている可能性がある事が分かった。
また、ペロフスカイト型AIrO3(A=Sr, Ca)における異常電磁気応答の探索を行った。既にSrIrO3では磁場に線形な正の縦磁気抵抗効果が見られることが分かっているが、今年度は、一電子バンド幅を減少させて実効的な電子相関を強めたCaIrO3における輸送特性と電荷ダイナミクスを調べた。SrIrO3と比較すると低温でホール係数の絶対値が2桁程度大きい事が分かった。一電子モデルを仮定すると実効的なキャリア密度(電子)は10^17[/cm3]と推定され、実効的な電子相関の増加によってフェルミエネルギーがディラック点近傍にチューニングされる傾向がある事が分かった。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Magnetic-field induced multiple topological phases in pyrochlore iridates with Mott criticality2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Ueda, Taekoo Oh, Bohm-Jung Yang, Ryoma Kaneko, Jun Fujioka, Naoto Nagaosa, Yoshinori Tokura
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 15515-15515

    • DOI

      10.1038/ncomms15515

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlated Dirac semimetallic state with unusual positive magnetoresistance in strain-free perovskite SrIrO32017

    • 著者名/発表者名
      J. Fujioka, T. Okawa, A. Yamamoto, and Y. Tokura
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 95 号: 12 ページ: 1211021-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.121102

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Anomalous magneto-transport property in pyrochlore iridates with Mott criticality2018

    • 著者名/発表者名
      J. Fujioka, R. Kaneko, K. Ueda, T. Oh, B.-J. Yang, N. Nagaosa, and Y. Tokura
    • 学会等名
      TMS‐EPiQS 2nd Alliance Workshop: Topological magnets and topological superconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anomalous magneto-transport property in pyrochlore iridates with Mott criticality2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Fujioka, R. Kaneko, K. Ueda, T. Oh, B.-J. Yang, H. Ishizuka, N. Nagaosa, R. Arita and Y. Tokura
    • 学会等名
      Quantum Material Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強相関ディラック電子系AIrO3 (A=Ca, Sr, Ba)に おける異常磁気伝導2017

    • 著者名/発表者名
      藤岡 淳
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic-field induced multiple topological phasesin pyrochlore iridates with Mott criticality2016

    • 著者名/発表者名
      藤岡 淳
    • 学会等名
      TMS-EPiQS Trans-Pacific Conference on Topological Quantum Materials
    • 発表場所
      Moorea (フランス)
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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