ホイスラー型ワイル磁性体薄膜の電子構造解明と熱電能の増強

Heusler型Weyl磁性薄膜的电子结构和热电势增强的阐明

基本信息

批准号：
21K14540
负责人：
角田一樹
金额：
$ 3万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ホイスラー合金はX2YZの組成式で表される典型的な金属間化合物である。X, Y, Zの各サイトにはさまざまな元素を配置することが可能であり、膨大な数の元素の組み合わせが存在している。2022年度は主にCo2(Mn,Fe)Si薄膜の電子構造に注目して研究を進めた。Co基ホイスラー合金は高スピン偏極かつ高キュリー温度という応用上極めて重要な特性を併せ持つ場合が多い。特に、Co2MnSiはフェルミ準位におけるスピン偏極率が100%となるハーフメタル材料の代表的な候補物質である。一方、MnをFeに置き換えたCo2FeSiは、ハーフメタル電子構造だけではなくトポロジカルに非自明なバンド構造に起因する大きなベリー曲率や巨大異常ホール・ネルンスト効果の発現が理論的に予測されており、最近注目を集めている。Co2FeSiの電子構造計算には経験的に3-5eV程度のオンサイトクーロン相互作用を取り入れている場合が多い。しかしながら、実験的に相互作用の大きさが評価されていないため、ハーフメタル電子構造やトポロジカルに非自明なバンド分散が実際の系で形成されているかは未解明のままであった。そこで、Co2MnSi, Co2(Mn,Fe)Si, Co2FeSi薄膜に対してバルク敏感な軟X線共鳴光電子分光を行い、価電子帯における部分状態密度の観測および第一原理計算との比較を試みた。その結果、これらの系におけるMnおよびFe-3d部分状態密度はオンサイトクーロン相互作用をほとんど取り入れていない第一原理計算によって再現できることが明らかとなり、Co2FeSiがハーフメタル材料ではないことを示唆する結果が得られた（論文執筆中）。また、研究代表者がこれまで行なってきたCo基ホイスラー合金の電子構造に関する研究成果を解説記事としてまとめた（固体物理に掲載）。

牛us合金是由组成式X2YZ代表的典型金属间化合物。可以将各种元素放在X，Y和Z站点的每个元素上，并且有大量元素组合。在2022财年，我们主要关注CO2（MN，FE）SI薄膜的电子结构。基于CO的Heusler合金通常具有非常重要的应用特性：高自旋极化和高质量温度。特别是，CO2MNSI是半金属材料的典型候选材料，在费米水平为100％的旋转极化。另一方面，用FE取代MN的CO2FESI最近引起了人们的关注，因为从理论上讲，大浆果曲率和巨大的异常霍尔Nernst效应不仅是由半金属电子结构造成的，而且还由拓扑上的非琐事带状结构造成。从经验上讲，大约3-5EV的现场库仑相互作用通常纳入CO2FESI的电子结构计算中。但是，由于尚未通过实验评估相互作用的大小，因此尚不清楚在拓扑系统中是否形成了半米电子结构或频带分散体。因此，在CO2MNSI，CO2（MN，FE）SI和CO2FESI薄膜上进行了大量敏感的软X射线共振光学光谱，并将其与第一原理计算进行了比较。结果表明，这些系统中状态的MN和FE-3D局部密度可以通过很少结合现场库仑相互作用的第一原理计算来重现，从而导致结果表明CO2FESI不是半米材料（书面）。此外，该研究人员还编写了一篇解释性文章，介绍了他有关他一直在进行的基于CO的螺旋素合金的研究结果（以固态物理学发表）。