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Quantum transport phenomena induced by topological spin textures

拓扑自旋纹理引起的量子输运现象

基本信息

批准号：
21K13875
负责人：
仲澤一輝
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

まず，前年度から研究を行っていたキタエフ模型に対する交代磁場下での非相反熱輸送を調べた論文がPhysical Review B誌に出版された．さらに，反強磁性金属におけるネールベクトルのベクトルカイラリティーが誘起するトポロジカルスピンホール効果についての研究も取りまとめを行い，プレプリントサーバarXivにて公開した．本年度は主に（１）強磁性ワイル半金属Co3Sn2S2の原子層薄膜におけるトポロジカル物性の原子層数依存性，（２）Co3Sn2S2におけるワイル状態の磁化角度依存性，（３）電場と熱勾配に誘起されるカイラル物質における非線形応答現象，の3テーマについて研究を推進し，結果の取りまとめの段階に到達したので報告する．（１）前年度調べた単層・2層の結果に加え，3層膜においても計算を行い，薄膜表面原子がSnで終端されるの場合とSで終端される場合で磁性・バンドトポロジー・輸送特性などの層数依存性に顕著な違いが現れることを見出した．この成果は，Communications Physicsに投稿し，arXivにて公開した．（２）単層とバルク系でワイル状態の磁化角度依存性を調べ上げ，特にSn終端の系で磁化角度を変えることでトポロジカル転移が起き，様々な量子異常ホール状態が実現することを見出した．現在論文準備中である．（３）カイラル結晶において，電場と熱勾配の外積に平行な方向に誘起されるホール効果をケルディッシュの方法を用いて定式化し，これまで見逃されていた軌道磁気モーメントの寄与を見出した．また，具体的なモデルにおいてその大きさを評価し，検出可能であることを示した．この内容はPhysical Review Letter誌に投稿した．このほかにもカイラル磁性体における同様の非線形応答現象の定式化や，非線形輸送現象の第一原理計算による定量的評価を試みる段階まで来た．

The paper was published in the journal Physical Review B. In addition, antiferromagnetic metals are widely used in research and development of antiferromagnetic metals. This year, the study of (1) atomic layer dependence of ferromagnetic semi-metallic Co3Sn2S2 atomic layer film,(2) magnetization angle dependence of Co3Sn2S2 atomic layer state,(3) nonlinear response phenomenon induced by electric field and thermal coupling, and the results of the study are reported. (1) Based on the results of the single-layer and two-layer adjustments made in the previous year, and the calculations for three-layer films, it can be seen that when the atoms on the surface of the film are terminated by Sn and when the atoms are terminated by S, the improved magnetic properties and layer number dependence of the transport characteristics are significantly different. The results of this research are published in Communications Physics. (2) The magnetization angle dependence of the single-layer system is adjusted upwards, especially the magnetization angle of the Sn terminal system is adjusted upwards, and the quantum abnormal state is realized. Now the thesis is ready. (3) The method of crystallization, electric field and thermal interaction is formulated in parallel with the direction of induction. The specific information is available in the form of comments. The content of this article was submitted to the Physical Review Letter. The first principles calculation of nonlinear transport phenomena in magnetic materials and the quantitative evaluation of nonlinear transport phenomena are presented.