相互作用の拮抗がもたらす超伝導現象、輸送現象および不純物効果の理論研究

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19014008
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 紺谷 浩 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90272533)
• キーワード: 高温超伝導体 / 重い電子系 / 有機物超伝導体 / 輸送現像 / 不純物効果 / 異常ホール効果 / スピンホール効果 / 量子臨界現象

研究概要

1.Sr2Ru04におけるスピンホール効果:2006年にPtでn型半導体の実測値の10000倍の大きさのスピンホール伝導度が観測されて以来、d電子系におけるスピンホール効果の研究が盛んである。我々はd電子系の持つ軌道自由度に着目し、現実的多軌道模型に基づくスピンホール効果の総合的研究を行った。まず我々は2次元Ru酸化物体であるSr2Ru04におけるスピンホール効果を解析し、Ptの実験値の数倍のスピンホール伝導度が実現することを示した。その起源は、軌道自由度とd軌道のLS結合に由来する巨大な「スピンに依存する有効Aharonov-Bohm位相」であることを世界で初めて明らかにした。
2.遷移金属におけるスピンホール効果:我々は、遷移金属のバンド構造を忠実に再現する9多軌道模型(Naval-Research-Laboratory tight-binding模型)に基づき、全ての4d,5d遷移金属のスピンホール伝導度を網羅的に研究した。その結果、電子数nの増大に従い、スピンホール伝導度の符合が負から正へと滑らかに変化することを見出した。この結果は、その後の実験によって確認されつつある。さらに我々は、遷移金属一般で巨大な正の軌道ホール効果(d軌道のz成分のカレントが電場と垂直方向に流れる効果が出現することを理論的に示した。軌道ホール効果はスピンホール効果と比べて一桁大きいため、将来orbitronicsデバイスの実現が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Giant Intrinsic Spin and Orbital Hall Effects in Sr2MO4 (M=Ru,Rh,Mo) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D.S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 0966014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Transport Phenomena in Fermi Liquids with Strong Magnetic Fluctuations (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 雑誌名: Reports on Progress in Physics 71 ページ: 2650152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of Thermal Conductivity in High-Tc Superconductors below Tc (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Hara, and H. Kontan
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 0737054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeMIn5 (M: Co and Rh): Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, K. Behnia, K. Izawa, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 76 ページ: 02470315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared Hall conductivity in optimally doped Bi2Sr2CaCu2O8+δ:Drude behavior examined by experiment and fluctuation-exchange-model calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: D.C. Schmadel, G. S. Jenkins, J.J. Tu, G.D. Gu, H. Kontani, and H. D. Drew
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 1405064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic anomalous Hall effect in ferromagnetic metals studied by the multi-d-orbital tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kontani, Takuro Tanaka, and Kosaku Yamada
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 18441611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of intrinsic spin and orbital Hall effects in Pt based on a (6s, 6p, 5d) tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, M. Naoto, D.S. Hirashima, K. Yamada and J. Inoue
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 1037024
  • 査読あり
• [学会発表] 強束縛系における異常ホール効果(領域8 シンポシウム) (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 多軌道強束縛模型に基づくカイラリティー起源の異常ホール効果の理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 強相関電子系における輸送現象の理論的研究(領域8 若手奨励賞受賞講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [備考]
  • URL: http://www.slab.phys.nagoya-u.ac.jp/kon/