| 研究課題/領域番号 |
18J22138
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
佐藤 雄貴 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| キーワード | 強相関電子系 / 近藤効果 / トポロジカル絶縁体 / 価数揺動 / 低温物性 / 熱伝導 / 比熱 / パルス高磁場 |
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| 研究実績の概要 |
当該年度は主にトポロジカル近藤絶縁体の候補物質であるYbB12に関する研究を行い、以下の成果を得た。
（１）パルス高磁場測定により、近藤絶縁体YbB12における量子振動を磁化(de Haas-van Alphen効果)および電気抵抗率(Shubnikov-de Hass効果)の両方について観測した。量子振動は金属のフェルミ面を観測する手法として知られており、従来絶縁体中では観測されないとされてきた。特に電気抵抗率における量子振動が観測された例は本物質が最初であり、YbB12は磁場中で特異な電子状態を示すことが明らかにされた。
（２）極低温熱伝導、および比熱測定を行い、系にフェルミ粒子的な準粒子励起が存在することを観測した。このような励起は通常金属中のみにみられる現象であるにも関わらず、YbB12においては金属のそれと同程度の熱伝導率を示すことが分かった。実際、Wiedemann-Frantz則が数万倍破れていることが明らかになった。このことは、電荷は運ばないが熱を運ぶことが出来る中性フェルミオンが系に存在することを示唆してる。
（３）米国カリフォルニア大学バークレー校に半年間滞在し、収束イオンビーム法を用いて厚さ数ミクロン程度のマイクロデバイスを作成した。その結果、試料形状を薄くすることによって、残留電気抵抗率が試料薄さに比例して小さくなることが明らかになった。このことは試料表面に2次元的な金属状態が存在することを示唆しており、この系において提唱されているトポロジカル表面状態が実現している証拠となり得る。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度は近藤絶縁体に関する研究を行い、上記(1)～(3)の成果を挙げることができた。このうち、(1)は論文掲載済みであり、(2)については論文投稿中である。(3)については準備段階であるが、関連する口頭発表を行っている。以上の状況から、当研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
YbB12の熱伝導率およびネルンスト係数の測定を、量子振動が観測されている高磁場域まで行う。これによって、中性フェルミオンと量子振動との関係性について新たな知見を得ることを目指す。さらに、作成したマイクロデバイスの高磁場輸送測定を行い、観測された表面伝導がトポロジカル表面状態に起因するものであるかを磁気抵抗、熱電係数などから検証する。
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