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幾何学的スピン構造を利用した非相反スピントロニクスの開拓

利用几何自旋结构发展非互易自旋电子学

基本信息

批准号：
20K15163
负责人：
千葉貴裕
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Fukushima National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、三次元トポロジカル物質における非相反輸送現象及び界面状態に関して研究を行った。トポロジカルディラック半金属(TDS)は強いスピン軌道相互作用と結晶の対称性に起因してバルクに点接触する線形バンド構造をもつ物質である。また時間反転対称性と空間反転対称性の両方を有することから、バンド構造が二重にスピン縮退している。したがって、時間反転対称性を破る磁性体との接合を用いてスピン縮退を解くことにより、バルクバンドにヘッジホック的なスピン構造（スピン運動量ロッキング）を有する磁性ワイル半金属へとトポロジカル相転移することが期待される。一方で、空間反転対称性が破れたワイル半金属において巨大な非相反輸送現象が発現しうるという理論予測が提案されている。そこで本研究では、磁性体/TDS接合系において非相反輸送現象及び界面状態を理論的に解明することを目指した。第一原理バンド計算に基づき、まず磁性体/TDS接合系における界面電子状態の計算を行った。その結果、磁性体のd電子軌道とTDSのp電子軌道の混成によりTDSのバルクバンドに大きなスピン分裂が生じることを見出した。またこの知見に基づいて、TDSバルクに磁性体を配置した構造においても同様のスピン分裂が生じることを明らかにした。さらにこれらの系では空間反転対称性の破れに起因してスピン分裂が非対称になることも分かった。これにより磁性体/TDS接合及び磁性体TDS複合構造を活用した非相反輸送現象への展開が期待される。

This year, we will conduct research on non-reciprocal transport phenomena and interface states in three-dimensional materials. TDS has strong orbital interaction and symmetry due to point contact and linear structure. The time symmetry and the space symmetry of the structure are different. The joint of magnetic materials with time-reversed symmetry is expected to have a magnetic semi-metallic phase shift due to the structure of magnetic materials. A theoretical prediction of the occurrence of large inverse transport phenomena in semi-metals is proposed. In this paper, the theory of non-opposite transport phenomenon and interface state in magnetic/TDS junction system is discussed. The first principle is to calculate the electronic state of the interface in the magnetic/TDS junction system. As a result, the hybrid of the d electron orbital and the p electron orbital of the magnetic body, TDS, and TDS, has been observed. This knowledge is based on the structure of the magnetic body, TDS, and the structure of the magnetic body. The reason why the space is opposite to each other is because the space is opposite to each other. The development of magnetic/TDS junction and magnetic TDS composite structure is expected.