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2021 年度 実績報告書

強相関トポロジカル半金属の物質開発と新奇量子現象の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H01171
研究機関筑波大学

研究代表者

藤岡 淳  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (80609488)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードトポロジカル半金属 / 強相関電子系
研究実績の概要

本年度は電子相関効果でバンド幅の繰り込みが生じた強相関ディラック半金属ペロブスカイト型CaIrO3における磁場中の電気伝導特性評価も行った。昨年度までに得られていた単結晶試料を用い、東京大学物性研究所国際強磁場施設において最大55Tの磁場下における磁気伝導を測定した。低温で抵抗率は10T以上で急激に増大し、20T付近でピークを示した後、高磁場領域で減少する振る舞いが見られた。20T付近の抵抗率の温度依存性は絶縁体的で、キャリアの活性化エネルギーが有限値であることが分かった。平均場理論に基づくモデル計算によって量子極限で生じる電荷密度波の秩序変数を調べたところ、20T付近でピークを示すような磁場依存性が得られた。これは実験結果と整合しており、20T付近の絶縁体的状態は電荷密度波等の電子秩序に由来するものである可能性が高い事を示している。
また、CaをSrで置換したペロブスカイト型SrIrO3の薄膜を作成し、表面または界面における空間反転対称性の破れによって生じる非相反磁気伝導の観測を行った。室温で大きな非相反磁気伝導現象が見られ、その大きさはトポロジカル絶縁体の表面状態で生じる非相反磁気伝導に匹敵する大きさであることが分かった。
また層状磁性ディラック半金属であるEuMnBi2において光学測定によって電子状態を調べた。その結果、Mn3d反強磁性秩序と共に電子構造が1eVのエネルギースケールで変化する事を明らかにした。第一原理計算の結果、Mn3d軌道による電子相関効果によってこのような大きなエネルギースケールの変化が生じている可能性が高い事が分かった。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Field-induced multiple metal-insulator crossovers of correlated Dirac electrons of perovskite CaIrO32022

    • 著者名/発表者名
      Yamada R.、Fujioka J.、Kawamura M.、Sakai S.、Hirayama M.、Arita R.、Okawa T.、Hashizume D.、Sato T.、Kagawa F.、Kurihara R.、Tokunaga M.、Tokura Y.
    • 雑誌名

      npj Quantum Materials

      巻: 7 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1038/s41535-021-00418-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alloying-induced enhancement of thermopower in the Dirac-semimetal system2021

    • 著者名/発表者名
      Fujioka J.、Kriener M.、Hashizume D.、Yamasaki Y.、Taguchi Y.、Tokura Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 5 ページ: 094201-1,6

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.5.094201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variation of charge dynamics upon antiferromagnetic transitions in the Dirac semimetal EuMnBi22021

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama H.、Sakai H.、Nakagawa K.、Hanasaki N.、Ishiwata S.、Masuda H.、Ochi M.、Kuroki K.、Iguchi S.、Sasaki T.、Ikemoto Y.、Moriwaki T.、Ueda K.、Tokura Y.、Fujioka J.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: 115111-1,7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.115111

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Nonlinear Spin-Charge Conversion in the Thin Film of Nominally Centrosymmetric Dirac Semimetal SrIrO3 at Room Temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Kozuka Y.、Isogami S.、Masuda K.、Miura Y.、Das Saikat、Fujioka J.、Ohkubo T.、Kasai S.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 236801-1,6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.236801

    • 査読あり
  • [学会発表] 層状極性ディラック半金属BaMnSb2における面内異方的電荷ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      吉澤秀俊, 近藤雅起, 酒井英明, 花咲徳亮, 藤岡淳
    • 学会等名
      日本物理学会 年次大会
  • [学会発表] 酸化物半導体CaPd3O4における熱起電力効果2021

    • 著者名/発表者名
      風間晃太A, 吉澤秀俊, 辻本吉廣, 山浦一成, 小塚裕介, 只野央将, 藤岡淳
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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