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。

〇黑磷在施加压力时表现出半导体 - 金属的转变，是一种预期在此过渡压力上方产生乳汁的材料（p> 1.3-1.5 GPA）。据表明，通过在p = 1.63 GPA处进行31p-核磁共振（NMR）测量获得的31p核自旋松弛率1/T1的温度和磁场依赖性可以清楚地理解过过渡压力上方的GPA。评论信。此外，在1.40 GPa时观察到与1.63 GPA的结果相似的磁场和温度依赖性，这比测量值更接近过渡压力，但是发现定量差异存在差异，并且可以将差异理解为Dirac Fermion Fermi Velocity的差异。〇对于SMS，是拓扑结膜绝缘体的候选材料，我们在高压区域（P> 2 GPA）中几乎完成了高达4.2 GPA的测量，其中出现了压力诱导的磁顺序，并在非磁性半辅助区域中新添加了详细的NMR测量数据，在1.5 GPA时，也可以在1.5 GPA上进行添加测量。结果，在该材料附近的2 GPA附近，未获得显示定位的实验数据。然而，磁顺序的发生表明SMS的特异性。我们首次应用贝叶斯估计技术，当数据包含多个鸡蛋子时，这些估计技术是熟练的，用于对1/t1的分析和通过NMR测量获得的光谱结果。此外，1/T1（P = 1.5 GPA）在高温和低温区域表现出独特的温度依赖性，但是发现使用顺序扰动理论基于动态平均磁场理论的计算可以通过考虑到窄带宽度和低温和低温和低温的形成来定性地解释。