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高圧下におけるディラック半金属／トポロジカル絶縁体のバンド構造と磁気的効果

高压下狄拉克半金属/拓扑绝缘体的能带结构和磁效应

基本信息

批准号：
21K03475
负责人：
水戸毅
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

〇圧力の印加によって半導体－半金属転移を示す黒リンは、この転移圧力以上（P>1.3-1.5 GPa）にてディラックフェルミオンが生じると期待される物質である。転移圧力直上のP=1.63 GPaにおいて31P-核磁気共鳴（NMR）測定を行って得られた核スピン－格子緩和率1/T1の温度・磁場依存性の測定結果について、低温下で1/T1が3次元系ディラック物質に生じるランダウ準位ゼロモード状態密度を検出していると考えることで良く理解できることが明らかになり、Physical Review Letter誌に論文報告を行った。また、続いて測定を行っているより転移圧力に近い1.40 GPa下においても1.63 GPaでの結果と同様の磁場、温度依存性が観測されたが、定量的には差があり、その差はディラックフェルミオンのフェルミ速度の違いとして理解可能と考えられることが分かった。〇トポロジカル近藤絶縁体の候補物質されるSmSについて、圧力誘起磁気秩序が現れる高圧領域（P>2 GPa）で、4.2 GPaまでの測定をほぼ終え、新たに価数揺動かつ非磁性半導体領域にある1.5 GPaでの詳細なNMR測定データを追加、さらに2.6 GPaまでの直流率磁化測定も行った。その結果、この物質の2 GPa近傍では局在性を示す実験データが全く得られなかった。にもかかわらず、磁気秩序が生じることはSmSの特異性を示している。NMR測定で得られる1/T1とスペクトルの解析には、データが多成分を含む場合に長けているベイズ推定の手法を初めて適用した。また、1/T1 (P= 1.5 GPa)は高温と低温領域でそれぞれ特異な温度依存性を示すが、逐次摂動理論を用いた動的平均場理論に基づいた計算で、定性的には狭いバンド幅と低温下でのバンドギャップの形成を考慮することによって説明できることが分かった。

0 Pressure of the semiconductor and semi-metal transition is higher than the pressure of the transition (P>1.3-1.5 GPa). Measurement results of temperature and magnetic field dependence of P=1.63 GPa and 31 P-nuclear magnetic resonance (NMR) measurement of shift pressure at 1/T1 and 3-dimensional system at low temperature Physical Review Letter The results of the measurement are similar to those of the magnetic field and temperature dependence. The quantitative differences are different from those of the measurement. The speed of the measurement is different from that of the measurement. The understanding is possible. The candidate substances of Kondo insulator are SmS, pressure-induced magnetic order is found in high voltage region (P>2 GPa), 4.2 GPa is determined, and the new number of NMR measurements is added in non-magnetic semiconductor region, 1.5 GPa is determined, and 2.6 GPa is determined. The results show that the substance is completely stable at 2 GPa. The magnetic order is generated and the specificity of SmS is displayed. NMR measurements have been performed on the basis of the 1/T1 ratio. 1/T1 (P= 1.5 GPa) is a temperature dependent variable in the high and low temperature domain. The mean field theory is used to calculate and characterize the temperature dependence in the low and high temperature domain.