強相関領域における新奇トポロジカル電子相の探索

在强相关区域中寻找新的拓扑电子相

• 批准号: 20J21312
• 负责人: 山田 林介
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21312/
• 关键词: 強相関電子系; ディラック半金属; 量子極限; 擬一次元; 巨大磁気抵抗; 電荷密度波

電子相関効果の強い領域におけるディラック電子の振舞いを明らかにするために、強相関ディラック半金属であるペロブスカイトCaIrO3を対象として研究を行った。本年度は、特に強相関ディラック電子の量子極限における振舞いに着目した。単結晶CaIrO3を用いて、磁場を結晶軸のa軸とc軸にかけた際の縦磁気抵抗(B//I)を測定した。B//aの配置においてディラック電子は6 T程度で量子極限に到達し、10 T以上において抵抗は急激に増大し、18 Tピークを取る巨大な磁気抵抗を示した。この巨大磁気抵抗がディラック電子の量子極限における密度波の形成と関連している可能性については、本年度出版された論文[R. Yamada, npj Quantum Mater. (2022)]にまとめた。一方で、B//cの配置では、ディラック電子はより低磁場の1 T付近で量子極限に到達し、磁気抵抗は6 T付近でピーク構造を示した。磁気抵抗比の大きさはa軸の場合と比較して一桁程度小さな値となっており、B//cの量子極限では密度波の形成が強く抑制される可能性が示唆される。さらに、理化学研究所との共同研究により、CaIrO3のラインノード近傍のバンド構造のランダウ準位の数値計算を行った。その結果、量子極限における磁気抵抗の異方的な振舞いが、量子極限における電荷密度波のモデルを用いて定性的に説明できることがわかった。以上の研究により、強相関領域におけるディラック電子は磁場による閉じ込め効果によって電荷/スピン密度波を引き起こす可能性が明らかになった。本研究で見出されたディラック電子による秩序相の形成は、電子相関効果により新奇トポロジカル相が生じる可能性を示唆しており、今後の本分野の研究の発展に寄与すると考えられる。

The strong correlation between the electron and the semi-metal is studied. This year, the quantum limit of electrons is particularly strong. The magnetic field resistance (B/I) between the crystal axis and the c-axis was measured. B/A configuration: 6 T quantum limit, 10 T quantum limit, 18 T quantum limit, This paper is published in this year [R. Yamada, npj Quantum Mater. (2022)]にまとめた。A square, B/C configuration is shown by the quantum limit of 1 T near the low magnetic field and the structure of 6 T near the magnetic field. In the case of large magnetic resistance ratio and small magnetic resistance ratio, B/C quantum limit and strong suppression of density wave formation are possible. In addition, the Institute of Physical Chemistry and Research conducted a joint study on the calculation of the numerical value of CaIrO3 in the vicinity of the structure. The result of quantum limit is different from that of magnetic resistance. Quantum limit is different from that of charge density wave. The above research results show that the density wave of electrons and magnetic fields can be induced by different factors. This study shows the possibility of the formation of new electron order phase and electron correlation phase, and the development of future research in this field.

项目成果

強相関ディラック半金属CaIrO3における巨大横磁気抵抗のキャリア密度依存性

强相关狄拉克半金属CaIrO3中巨横向磁阻的载流子密度依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 山田林介、藤岡淳;川村稔;大川達也;酒井志郎;平山元昭;有田亮太郎;橋爪大輔;星野学;十倉好紀
• 通讯作者: 十倉好紀

Field-induced multiple metal-insulator crossovers of correlated Dirac electrons of perovskite CaIrO3

• DOI: 10.1038/s41535-021-00418-2
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: npj Quantum Materials
• 影响因子: 5.7
• 作者: R. Yamada;J. Fujioka;M. Kawamura;S. Sakai;M. Hirayama;R. Arita;T. Okawa;D. Hashizume;T. Sato;F. Kagawa;R. Kurihara;M. Tokunaga;Y. Tokura

Giant magnetoresistance in the quantum limit of correlated Dirac semimetal CaIrO3

相关狄拉克半金属CaIrO3量子极限下的巨磁阻

• 发表时间: 2020
• 作者: R. Yamada;J. Fujioka;M. Kawamura;S. Sakai;M. Hirayana;R. Arita;T. Okawa;D. Hashizume;T. Sato;F. Kagawa;R. Kurihara;M. Tokunaga and Y. Tokura
• 通讯作者: M. Tokunaga and Y. Tokura

Dirac polaron dynamics in the correlated semimetal of perovskite CaIrO3

• DOI: 10.1103/physrevb.103.l041109
• 发表时间: 2021-01
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: J. Fujioka;R. Yamada;T. Okawa;Y. Tokura

磁性ワイル半金属NdAlSiにおけるスキュー散乱による巨大な異常ホール効果

磁性外尔半金属 NdAlSi 中的偏斜散射导致巨大的反常霍尔效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田林介;Max Hirschberger; 野本拓也; 有田亮太郎; 吉川明子; 田口康二郎; 十倉好紀
• 通讯作者: 十倉好紀