| 研究課題/領域番号 |
19K03731
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
長谷 泉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00357774)
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| 研究分担者 |
柳澤 孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (90344217)
東 陽一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (70801059)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | フラットバンド / 強磁性 / パイロクロア酸化物 / パイロクロア格子 / トポロジカル絶縁体 / ワイル点 / スピン軌道結合 / セルフドーピング |
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| 研究成果の概要 |
パイロクロア化合物において、価電子帯最上部がフラットバンド(FB)になるような物質の設計指針を構築できた。その指針に基づき、１０種ほどの化合物でFBを持つことを第一原理計算により示した。これらの化合物は適切なドーピングにより強磁性を示すことを理論的に導いた。また、有効スピン軌道相互作用の符号が物質ごとに変わることから、トポロジカルな性質をチューニングできることも示した。
さらに、２つのFBからなる物質Pb2Sb2O7を提案した。この物質では電子の一部が２つ目のFBに移動することにより、自然にホールドープが起こる（セルフドーピング）。その結果、元素置換せずにFB強磁性が実現することを計算で示した。
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| 自由記述の分野 |
物性理論
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
フラットバンド(FB)を持つ模型では完全強磁性、超伝導、分数量子ホール効果などの特異な物性が出現すると期待されており、現実の物質でこの模型に近い電子状態を実現することは重要な課題であった。我々は上記の研究により、一連のパイロクロア酸化物においてこのような電子状態が実現していることを示した。特異な物性の典型例として、磁性元素を含まない、FB由来の強磁性状態が出現することを示した。この研究成果はFB物質の学理を追求する一助となるるとともに、応用的にもFB物質がスピントロニクスや量子計算などの新しいプラットフォームとなる可能性を示したところに意義があると考える。
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