半導体における電場誘起スピン電流とベリー位相

半导体中电场感应自旋电流和贝里相

• 批准号: 16740167
• 负责人: 村上 修一
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740167/
• 关键词: スピンエレクトロニクス; スピンホール効果; エッジ状態; トポロジカル秩序; スピン流; ビスマス; 表面状態; グラファイト; ベリー位相; スピントロニクス; フォトニック結晶; スピン軌道相互作用; p型半導体; 電気分極; ゲージ場

電場でスピン流を誘起する効果(スピンホール効果)について、本年度は特に量子スピンホール相に着目し研究した。量子スピンホール相とはトポロジカル秩序の一種で、非磁性絶縁体であるが非自明なトポロジカル数を持ち、不純物等に対して安定な表面状態を持つ。こうした相は理論的に提唱されたものの、実験と関連づけられる系はまだないため、その候補となる物質探索を行った。前年度研究代表者が発見したように、絶縁体でのスピンホール効果は帯磁率と関連づけられるため、反磁性帯磁率の大きいビスマスについて、薄膜の場合にトポロジカル数の計算やバンド計算を行い、2次元系では量子スピンホール相になることを提案した。3次元での表面状態等の実験との比較を行い、半金属ビスマス、アンチモンやそれらの合金が量子スピンホール相の候補となることを理論的に提案した。本結果を実験研究者や第一原理研究者へと提案し、実験的検証に向け研究を進めている。上記とも関連して電荷のポンピングの研究も行った。異常ホール効果やスピンホール効果と、電荷のポンピングとは一見全く異なっているが、理論的な枠組み(ベリー位相の物理)は類似しており同様の方法論を使うことができる。特に今年度は不純物の多い1次元系について、ベリー位相によるトポロジーの効果が、(不純物の存在下でも)電荷ポンピングに強く影響することを実証した。また光でも同様の現象が研究代表者らにより前年度に予言された。この光のベリー位相の物理について、今年度は精密な定式化を行い、媒質界面やフォトニック結晶内での光線のシフトを計算した。またX線についても、ベリー位相の効果が顕著になる例を発見した。それは歪んだ結晶中をX線波束が進む場合に、歪みの大きさよりも何桁も大きく波束がシフトするというものであり、これは最近実験的に観測されつつある。

This year's study of the effects of electric field induced currents A kind of non-magnetic insulating material, such as quantum particles and impurities, is used to maintain the stable surface state. This is the first time I've ever been in a relationship with someone else. In the past year, the research representatives have found that the calculation of the number of particles in the case of thin films has been carried out in the middle of the calculation, and the calculation of the number of particles in the case of two-dimensional systems has been proposed. 3-D surface state comparison, semi-metallic alloy, quantum phase candidate, theoretical proposal The results of this study were proposed by researchers and first-principles researchers, and the results of this study were further studied. In this paper, we discuss the research on the correlation between the charge and the particle size. Anomaly: The result of the experiment is the result of the experiment, the charge is the result of the experiment, the theory is the result of the experiment, the physics is the result of the experiment, the methodology is the result of the experiment. In particular, this year's multi-dimensional system of impurities, phase, effect,(in the presence of impurities) charge, strong influence, this is demonstrated. The same phenomenon was studied by representatives of the previous year. The physical properties of the phase of light, the precise formulation of the phase of light, the calculation of the phase of light in the crystal, the interface of the medium, and the calculation of the phase of light. X-ray detection, phase detection and effect detection The X-ray beam in the middle of the crystal is used in the case of the laser beam, the laser beam and the laser beam.

项目成果

Dynamical diffraction theory for wave packet propagation in deformed crystals.

• DOI: 10.1103/physrevlett.96.154802
• 发表时间: 2006-01
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: K. Sawada;S. Murakami;N. Nagaosa

SU(2) non-Abelian holonomy and dissipationless spin current in semiconductors

• DOI: 10.1103/physrevb.69.235206
• 发表时间: 2004-06-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Murakami, S;Nagaosa, N;Zhang, SC
• 通讯作者: Zhang, SC

Controlling edge states of zigzag carbon nanotubes by the Aharonov-Bohm flux

通过阿哈罗诺夫-玻姆通量控制锯齿状碳纳米管的边缘态

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review B 71
• 作者: B.Lake B;M.Nohara M;H.Takagi et al.;坪井 誠司;K.Sasaki
• 通讯作者: K.Sasaki

Intrinsic Spin Hall Effect

• DOI: 10.1007/11423256_16
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: arXiv: Mesoscale and Nanoscale Physics
• 作者: S. Murakami

Re-parameterization invariance in fractional flux periodicity

分数通量周期性的重新参数化不变性

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.Soc.Jpn. 73
• 作者: A. Sawa;A. A. Yamamoto;H. Yamada;T. Fujii;M. Kawasaki;J. Matsuno;Y. Tokura;S.Murakami et al.
• 通讯作者: S.Murakami et al.