Development and investigation of kagome metal materials with unconventional magnetotransport properties

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カゴメ格子とよばれる三角形からなる二次元格子を有する金属では、物質中の電子の動きを支配するバンド構造に特徴的な分散関係が現れることが知られている。特に、Dirac点とよばれる直線的なバンドが交差する点や、Van Hove特異点とよばれる特徴的な分散をもつバンドが電気伝導を担う場合には、大きな磁気抵抗や非従来型の超伝導といった特異な電気伝導特性を示すことが期待され、盛んに物質開発が行われている。本研究では、カゴメ格子に特徴的なバンド構造が現れると考えられる金属間化合物の単結晶を育成し、バンド構造の性質をよく反映する強い磁場領域までの磁気抵抗測定を行うことで、特異なバンド構造をもつ物質に固有な磁気輸送特性を見出すことを目標とした。対象物質として、166型構造とよばれる3d遷移金属がカゴメ格子を形成する物質に着目した。バナジウムと鉄のカゴメ格子を有する物質に着目して試料合成を行い、単結晶試料を得ることに成功した。パルス強磁場を用いた実験を行ったところ、鉄のカゴメ格子を有する物質において磁場誘起相転移の存在を見出した。来年度は磁場誘起相転移前後の輸送特性を重点的に調べる予定である。さらに、カゴメ格子と類似するバンド構造が現れることが知られているハニカム格子を有する物質にも研究対象を拡げ、物質開発を行った。その結果、5d遷移金属のハニカム格子を有する層状物質において超伝導を観測した。今後、カゴメ格子をもつ物質と並行して、ハニカム格子超伝導体についてもパルス強磁場中での磁気抵抗測定を進めてゆく。