2023 年度研究成果報告書

ノンシンモルフィック磁性体の磁場中輸送特性の研究

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	21K03445
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
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	大阪大学
研究代表者	村川寛大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (40611744)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	巨大磁気抵抗効果 / 磁気ポーラロン / 異方的磁気抵抗効果 / 少数キャリア系半導体 / 層状磁性半導体
研究成果の概要	希薄なキャリア密度の層状磁性半導体CeTe2-xSbx単結晶を合成し、2Kにおける電気抵抗率が磁場方向(0.4テスラ以上)に対して4桁程度の巨大な異方性を示すことを発見した。さらに、キャリア密度を希薄な領域から6桁にわたって変化させた単結晶を合成して磁気抵抗効果の大きさを比較することにより、キャリア密度が10^18cm-3以下の希薄な状況下では層間方向の磁場中で2桁超の電気抵抗率の減少を観測した。この電気抵抗率の変化は磁化の発達に伴うものであり、強制強磁性状態に達するまで減少する。これらの結果から、本物質における巨大な磁気抵抗効果は磁気ポーラロンの移動度の変化を起源とすることが明らかとなった。
自由記述の分野	物性物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	磁場中で物質の電気抵抗率が著しく変化する巨大磁気抵抗効果を示す物質は数多く知られているが、磁場方向に依存して何桁も変化する巨大な異方性を示す物質はこれまでにほとんど知られていなかった。本研究では層状構造のCe化合物半導体の電気抵抗率が、ヘリウム温度領域において、永久磁石で到達可能な0.4テスラの磁場方向に依存して4桁程度変化することを発見した。今回観測した前例のない規模での異方性磁気抵抗効果は、希薄な電子密度の磁性半導体で実現する新たな現象であり、その電子状態を理解することにより磁場方向に非常に敏感な検出器等への応用が期待させる。