2021 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	18H01171
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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	強相関電子系 / トポロジカル半金属 / 遷移金属酸化物 / モット転移
研究成果の概要	強相関電子系であるペロブスカイト型CaIrO3を対象にし、モット転移近傍の電子相関が強い系であるにも関わらず高い移動度を示すディラック電子が生じている事を輸送特性測定によって明らかにした。量子振動の解析や電子状態計算によって電子相関効果によって希薄なキャリア密度で60,000cm2/Vsを超える高い移動度のディラック電子系が生じていることを示した。また10テスラ程度の磁場で量子極限状態に到達し、そこで磁気抵抗比5,500%に及ぶ正の巨大磁気抵抗効果が生じる事を見出した。数値計算の結果から擬1次元的な電子の閉じ込めによって電荷密度波などの電子の秩序化が生じている可能性があることを明らかにした。
自由記述の分野	強相関電子系
研究成果の学術的意義や社会的意義	ディラック半金属は電子系のトポロジーを研究する典型的な物質の一つで、高い移動度を持つ相対論的固体電子(ディラック電子)による量子現象が見られる特徴がある。従来の多くの研究は一電子近似が成り立つ系を対象にしてきたのに対し、本課題では電子間の相互作用が強い系を対象にし、高移動度ディラック電子の量子輸送特性や相互作用に由来する現象を実験的に観測する事に成功した。従来の電子間相互作用が弱いディラック半金属とは質的に異なる現象も見られており、今後さらに研究を進める事で強く相互作用し合うディラック電子に特有の物理学の発展や電子機能性の開拓が期待できる。