Exploration of quantum transport induced by emergent magnetic field in real and momentum space

实空间和动量空间中涌现磁场诱导的量子输运探索

• 批准号: 22K20348
• 负责人: 山田 林介
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20348/
• 关键词: トポロジカル物質; ワイル磁性体; ベリー位相; 量子輸送; 熱電効果

本研究においては、実空間のスピン構造と波数空間における電子構造を組み合わせることによる新奇量子現象の探索を目標としている。これまで空間反転対称性の破れた磁性ワイル半金属であるRAlSi(R=希土類)に着目して研究を進めてきた。磁性ワイル半金属RAlSiにおいては、波数空間における電子構造であるワイル分散と実空間における磁気構造が密接に関連していることが近年の研究により明らかになってきた。特に、ワイル電子がスピン間の相互作用を媒介することで、螺旋磁性が生じる可能性が指摘されている。本研究ではこのような可能性を探索するために、NdAlSiの熱電効果の測定を行った。熱電効果は、電子状態密度や散乱時間の異常を敏感に検出できるプローブである。まず、アルミニウムフラックス法を用いてミリメートルサイズの単結晶NdAlSiの合成を行った。ラウエX線回折法やエネルギー分散型X線(EDX)分析、抵抗測定を用いて、合成したNdAlSiの品質評価を行った。抵抗測定によりキャリア数と移動度の関係を明らかにし、ワイル電子の寄与が大きくなる純良な試料を選び出し、熱電効果の測定を行った。NdAlSiのネルンスト効果は低温に向かって増大し、磁気転移温度より少し高温において最大を示し、さらに低温では減少する振舞いを示した。高温および低温におけるネルンスト効果は、半古典的なモデルによって定量的によく説明されることを明らかにした。さらに、磁気転移温度近傍での増大は、散乱時間の異常に由来していることが分かった。これは、実空間におけるスピン構造の形成に伴って、波数空間のワイル電子が変調を受けたことを反映している可能性がある。今後は、他の希土類元素においても同様の研究を展開し、上記の現象について包括的な理解を構築する予定である。

This study に お い て は, be space の ス ピ ン tectonic と wave number space に お け る electronic structure を group み close わ せ る こ と に よ る novel quantum phenomena の explore を target と し て い る. Against こ れ ま で space planning polices according to sexual の broken れ た magnetic ワ イ ル semimetal で あ る RAlSi に (R = greek-turkish class) the eye し を て research into め て き た. Magnetic ワ イ ル semimetal RAlSi に お い て は, wave number space に お け る electronic structure で あ る ワ イ ル scattered と be space に お け る magnetic 気 tectonic が contact に masato even し て い る こ と が の research in recent years に よ り Ming ら か に な っ て き た. に, ワ イ ル electronic が ス ピ の interaction between ン を medium す る こ と で, spiral magnetic が じ る possibility が blame さ れ て い る. In this study, the possibility of を exploration するために and the determination of NdAlSi <s:1> thermoelectric effect <e:1> were explored を and った were conducted. The thermoelectric effect is ブである, the electron state density is や, the dispersion time is <s:1> abnormal を sensitive に検 out で るプロ るプロ ブである ブである ブである. ま ず, ア ル ミ ニ ウ ム フ ラ ッ ク を ス method with い て ミ リ メ ー ト ル サ イ ズ の 単 crystallization NdAlSi の synthetic line を っ た. ラ ウ エ X-ray back twists や エ ネ ル ギ ー dispersible X-ray (EDX) analysis, determination of resistance を い て, synthetic し た NdAlSi の quality 価 を line っ た. Resistance measurement に よ り キ ャ リ ア と mobile degrees の masato を and Ming ら か に し, ワ イ ル electronic の send with が き く な る virtuous な sample を び from し line, determination of the thermoelectric unseen fruit の を っ た. NdAlSi の ネ ル ン ス ト unseen fruit は cryogenic に to か っ て raised large し, magnetic 気 planning move temperature よ り し less heat に お い て を し, biggest さ ら に cryogenic で は reduce す る vibration dance い を shown し た. High temperature お よ び cryogenic に お け る ネ ル ン ス ト unseen fruit は, half classical な モ デ ル に よ っ て quantitative に よ く illustrate さ れ る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0, magnetic atmosphere 転, temperature close to で, <s:1> increase った, dispersion time, <s:1> anomaly に, origin て, て る る, とが, とが, った. こ れ は, be space に お け る ス ピ の form に ン structure with っ て, wave number space の ワ イ ル electronic が - adjustable を by け た こ と を reflect し て い る possibility が あ る. Future は, he の greek-turkish class element に お い て も with others in study の を outspread し, written の phenomenon に つ い て including な understand を build す る designated で あ る.

项目成果

Giant anomalous Hall effect due to skew scattering in magnetic Weyl semimetal NdAlSi

磁性外尔半金属 NdAlSi 中斜散射引起的巨大反常霍尔效应

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Yamada;M. Hirschberger;T. Nomoto;R. Arita;A. Kikkawa;Y. Taguchi;Y. Tokura
• 通讯作者: Y. Tokura

磁性ワイル半金属NdAlSiにおけるネルンスト効果の増大

磁性外尔半金属 NdAlSi 中的增强能斯特效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田林介;野本拓也;有田亮太郎;吉川明子;田口康二郎;三宅厚志;徳永将司;十倉好紀;Max Hirschberger
• 通讯作者: Max Hirschberger