トポロジカルな電子状態が誘起するネルンスト効果の解明と高性能層状熱電材料の開発

拓扑电子态引起的能斯特效应的阐明和高性能层状热电材料的开发

• 批准号: 20J11036
• 负责人: 横井 滉平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11036/
• 关键词: 異常ネルンスト効果; 異常ホール効果; ベリー曲率; ノーダルラインフェルミオン; ネルンスト効果; 圧力依存性

本年度は昨年度得られたネルンスト効果の圧力依存性についての結果をまとめ、学術論文投稿を行った。また、圧力下での電気抵抗率測定を行い、ホール効果についても圧力印加に伴って、磁場依存性が変化していることを明らかにした。ネルンスト効果、ホール効果の両方の現象で特異な磁場依存性が現れたことから、これらはノーダルラインフェルミオンの持つベリー曲率を反映した現象であることがより強く示唆された。この結果からノーダルラインフェルミオンの特性の一端が明らかとなった。さらに、これらの現象がノーダルラインフェルミオンに普遍的な現象であることを調べるべく、ノーダルラインフェルミオンの数が減少したInTaSe2や、類似した電子構造を持ちながらもノーダルラインフェルミオンが存在しないPbTaS2の合成を行い、そのネルンスト効果、ホール効果の測定を試みた。InTaSe2についても単結晶が得られたものの、物性測定は困難な結晶のサイズであった。PbTaS2については単結晶合成の結果、最大2 cm四方の大きな単結晶を得ることに成功したものの、化学気相法による単結晶化の際に用いた塩素が結晶中に取り込まれていることが分かった。塩素ドープによって電子状態は理論計算から推定されるものとは違っている可能性があるが、そのネルンスト効果、ホール効果を測定した結果はシンプルな通常電子モデルで説明可能なものとなっており、PbTaSe2で観測された特異な磁場依存性がノーダルラインフェルミオンと関係していることを補強する結果が得られた。またFe3GeTe2についても異常ネルンスト効果の測定を行った結果、バルク結晶では単原子層の異常ネルンスト効果とは温度依存性や信号の符号が異なる結果が得られ、単純な線ノード構造による異常ネルンスト効果ではない可能性が明らかとなった。

This year られたネ the results of the previous year られたネ pressure dependence に て て て the results をまとめ and the submission of academic papers を った. ま た, under pressure で の electric line 気 resistance rate determination を い, ホ ー ル unseen fruit に つ い て も pressure Inca に with っ て, magnetic field dependence が variations change し て い る こ と を Ming ら か に し た. ネ ル ン ス ト unseen fruit, ホ ー ル unseen fruit の struck の phenomenon で specific な magnetic field dependence が now れ た こ と か ら, こ れ ら は ノ ー ダ ル ラ イ ン フ ェ ル ミ オ ン の hold つ ベ リ ー curvature を reflect し た phenomenon で あ る こ と が よ り く and shown strong sucking さ れ た. The <s:1> result of フェ らノ ダ ダ ダ ラ ラ ラ フェ フェ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> characteristics が one end が light ら となった となった. さ ら に, こ れ ら の phenomenon が ノ ー ダ ル ラ イ ン フ ェ ル ミ オ ン に common phenomena of な で あ る こ と を adjustable べ る べ く, ノ ー ダ ル ラ イ ン フ ェ ル ミ オ ン の reduced が し た InTaSe2 や, similar し た electronic structure を hold ち な が ら も ノ ー ダ ル ラ イ ン フ ェ ル ミ オ ン が exist し な い PbTaS2 の synthetic い, そ を line The effect of <s:1> ネ スト スト スト スト スト and the effect of ホ スト <s:1> are determined by を test みた. InTaSe2に に に て て 単 単 単 crystallized が to られた られた <e:1> ズであった, <s:1> difficult for physical property determination な crystals サ サ ズであった ズであった. PbTaS2 に つ い て は 単 の crystallization synthesis results, the maximum 2 cm square の き な 単 crystallization を have る こ と に successful し た も の の, chemical 気 phase method に よ る 単 crystallization の interstate に with い た が crystallization salt element in に taking り 込 ま れ て い る こ と が points か っ た. Salt element ド ー プ に よ っ て electronic state は theoretical calculation か ら presumption さ れ る も の と は violations っ て い る possibility が あ る が, そ の ネ ル ン ス ト unseen fruit, ホ ー ル sharper determination of fruit を し た results は シ ン プ ル な usually electronic モ デ ル で instructions may な も の と な っ て お り, PbTaSe2 で 観 measuring さ れ た specific な magnetic field dependence が ノ ー ダ ル ラ イ The related <s:1> フェ フェ と <s:1> <s:1> と る る る する とを とを と と と と is related to <s:1> て る る とを とを とを reinforcement する result が is られた. ま た Fe3GeTe2 に つ い て も abnormal ネ ル ン ス ト sharper determination of fruit の を line っ た results, バ ル ク crystallization で は 単 atomic layer の abnormal ネ ル ン ス ト unseen fruit と は temperature dependency や signal の symbol が different な る results ら が れ, pure な 単 ノ ー ド tectonic に よ る abnormal ネ ル ン ス ト unseen fruit で は な い possibility が Ming ら か と な っ た.

项目成果

トポロジカル線ノード半金属PbTaSe2における圧力下ネルンスト効果

拓扑线节点半金属PbTaSe2压力下的能斯特效应

• 发表时间: 2021
• 作者: Hung CJ;Yamanaka A;*Ono D.;横井滉平
• 通讯作者: 横井滉平

非磁性ノーダルライン半金属PbTaSe2における異常な磁気輸送現象

非磁性节线半金属PbTaSe2中的反常磁输运现象

• 发表时间: 2022
• 作者: Horiguchi Ryoma;Hara Shinjiro;Suzuki Kozaburo;Iida Masaya;梶田貴都，野呂篤史，関隆広，松下裕秀，中村直樹;横井滉平
• 通讯作者: 横井滉平

Anomalous Nernst Effect in Nonmagnetic Nodal Line Semimetal PbTaSe2

非磁性节线半金属PbTaSe2的反常能斯特效应

• 发表时间: 2021
• 期刊: arXiv:211200282
• 作者: Issei Kitamura;Mitsuo Hara;Shusaku Nagano;Takahiro Seki;K. Yokoi
• 通讯作者: K. Yokoi

トポロジカル線ノード半金属PbTaSe2における圧力下ネルンスト効果の研究

拓扑线节点半金属PbTaSe2压力下能斯特效应研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamakado Ryohei;Kitamura Issei;Hara Mitsuo;Nagano Shusaku;Seki Takahiro;Maeda Hiromitsu;横井滉平
• 通讯作者: 横井滉平