固体中における三次元ディラック電子系の物性理論

固体中三维狄拉克电子系统的物理性质理论

• 批准号: 14J04405
• 负责人: 大湊 友也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04405/
• 关键词: ワイル半金属; 強磁場; 電気伝導; ワイル電子系; 最小電気伝導度; 金属絶縁体転移

本年度はワイル半金属における強磁場下の電気伝導現象について理論的に研究を行った。ワイル半金属は３次元ディラック電子系が実現する系の一つであり、その重要な特徴の一つとして系の表面に局在したトポロジカル表面状態を持つことがあげられる。先行研究において、ワイル半金属に対して電場と磁場を平行に印加すると巨大な負の磁気抵抗効果を示すことが理論的に知られていた。しかし、これらの先行研究においてワイル半金属に特徴的なトポロジカル表面状態が果たす役割については調べられてこなかった。本研究では表面のあるワイル半金属における磁場中の電気伝導現象を調べることで、トポロジカル表面状態が電気伝導現象においてどのような役割を果たすかを明らかにした。具体的な内容としては、波数空間にバンド接点を二つ持つワイル半金属となる格子模型を考え、周期境界条件と固定端境界条件のもとで磁場中のエネルギーバンド構造を計算し、表面の有無によってエネルギーバンド構造は大きく異なることを明らかにした。この計算で求めた固有状態を用いて散乱確率を計算することで電気伝導度を求めた。そして、境界条件によって電気伝導度の磁場依存性、および試料の厚み依存性が大きく異なることを明らかにした。多くの系では試料の大きさがマクロスコピックになると物理量の振る舞いは境界条件に依らなくなる。しかしワイル半金属においては境界条件の違いがマクロな系の物理量の振る舞いに本質的な変化を与えることを初めて明らかにした。

This year, we will conduct theoretical research on electrical conduction phenomena in semimetals under strong magnetic fields. The electronic system of semi-metals is realized by a series of important features, such as the surface state of the system. A study of the effects of magnetic field and magnetic field on the resistance of metal particles This is the first study of semi-metallic properties. In this study, the electrical conduction phenomenon in the magnetic field of the semi-metallic surface is modulated. Specific content, wave number space, contact, semi-metallic lattice model, periodic boundary conditions, fixed-end boundary conditions, magnetic field, structure, surface, structure, large difference, etc. The calculation of the intrinsic state is based on the calculation of the electrical conductivity. Magnetic field dependence of electrical conductivity, thickness dependence of sample and boundary conditions vary greatly. The number of physical quantities in the sample depends on the boundary conditions. The physical quantity of the system is in violation of the boundary conditions.

项目成果

Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system in the presence of charged impurity scattering

• DOI: 10.1103/physrevb.91.035202
• 发表时间: 2014-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yuya Ominato;M. Koshino

Quantum transport in three-dimensional Weyl electron system

三维Weyl电子系统中的量子输运

• 发表时间: 2015
• 作者: Ryuichi Sano;Byron J. Peterson;Masaru Teranishi;Naofumi Iwama;Masahiro Kobayashi;Kiyofumi Mukai;and Shwetang N. Pandya;Yuya Ominato and Mikito Koshino
• 通讯作者: Yuya Ominato and Mikito Koshino

Magnetotransport in a Weyl semimetal

外尔半金属中的磁输运

• 发表时间: 2016
• 作者: 濵﨑 太郎;垣内 史敏;河内 卓彌;Yuya Ominato and Mikito Koshino;Yuya Ominato and Mikito Koshino
• 通讯作者: Yuya Ominato and Mikito Koshino

Quantum Transport in Weyl Semimetals

韦尔半金属中的量子传输

• 发表时间: 2014
• 作者: Ryuichi SANO;Byron J. PETERSON;Masahiro KOBAYASHI;Masaru TERANISHI;Naofumi IWAMA;Kiyofumi MUKAI and Shwetang N. PANDYA;Yuya Ominato and Mikito Koshino;Ryuichi Sano;Yuya Ominato and Mikito Koshino
• 通讯作者: Yuya Ominato and Mikito Koshino