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2018 年度 研究成果報告書

強相関ディラック電子系磁性体の新規開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 16H06015
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪大学

研究代表者

酒井 英明  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20534598)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードディラック電子 / 反強磁性体 / 量子ホール効果 / 磁気抵抗効果 / 中性子回折 / 局在スピン / g因子 / スピン分裂
研究成果の概要

本研究では、磁性層とディラック電子層が積層した層状磁性体において、超高移動度のディラック電子と局在スピンの強相関状態に起因する量子輸送現象の開拓と、その基礎物理構築を目的とした。この結果、ランダウ準位のスピン分裂構造の詳細を解明し、ディラック電子バンドが局在スピンとの交換相互作用により、磁気秩序に依存した変調を受けることを実験・理論面から示した。さらに、中性子回折実験により反強磁性パターンの磁場依存性を調べ、巨大磁気抵抗効果の起源を考察した。またブロック層の元素置換によりディラック電子のキャリア濃度制御を実証し、熱電材料としての性能向上やディラック点近傍の特異な電子状態の解明に取り組んだ。

自由記述の分野

凝縮系物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、多層ディラック電子系磁性体において磁性やスピンと結合した輸送特性だけでなく、ディラック電子の微視的なバンド構造が磁気秩序との強い結合により変調されることを半定量的に解明できた点は、トポロジカル物質における強相関効果として学術的に重要な上、今後の物質設計の基盤となる成果といえる。またブロック層を利用したディラック電子のキャリア濃度制御を実証できたことは、本物質系がエレクトロニクスや熱電変換を含めた幅広い応用展開が可能であることを示唆している。

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公開日: 2020-03-30  

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