トポロジカル絶縁体・超伝導体における電流・熱流・スピン流の新奇な創発現象

拓扑绝缘体和超导体中电流、热流和自旋电流的新涌现现象

• 批准号: 16J01981
• 负责人: 小林 浩二
• 金额: $ 3.16万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01981/
• 关键词: トポロジカル物質; スピントロニクス; 磁気抵抗効果; Weylセミメタル; トポロジカル量子系; 輸送現象; トポロジカル量子; ワイル半金属

磁気抵抗効果は記録媒体や磁気センサにも用いられている、スピントロニクスにおける最も重要な効果の一つである。単一素材において磁気構造の違いのみで実現可能な磁壁磁気抵抗効果は応用上有利であると期待されるものの、通常は厚い磁壁や乱れによって磁気抵抗比が小さくなる事が課題である。本研究ではまず、強磁性Weylセミメタルにおいて発現し得る、磁壁の厚みや乱れによらず巨大な磁気抵抗比を示す特殊な磁壁磁気抵抗効果の詳しい性質を調べた。特に転送行列法を用いた詳細な数値計算により、この効果が厚い磁壁や、磁性不純物に対しても安定であることを明らかにした。また、ヘリシティ不整合による磁気抵抗とフェルミ面のずれによる磁気抵抗の効果を分離することに成功し、この効果が系のトポロジカルな性質を反映したものである事を明確にした。次に、カゴメ格子系における伝導度を再帰Green関数法を用いて調べ、磁化の向きにより伝導特性が大きく異なることを明らかにした。磁壁構造を導入することで乱れや磁壁の厚みに対し安定な大きな磁気抵抗比が得られるが、その符号がNeel型とhead-to-head型の磁壁で反転することを発見した。さらに、非磁性のトポロジカル量子系である量子スピンHall絶縁体、及びトポロジカルDiracセミメタルの側面に強磁性電極を接続することで、通常は磁性トポロジカル量子系で見られる量子化されたHall伝導度、すなわち量子異常Hall効果が発現することを示した。この効果は系のサイズが大きいほど変化率が大きくなり、また乱れに対しても安定である。この現象は、トポロジカル物質そのものの組成を変えずに接続する電極の偏極率のみで制御することができる。本研究で得られたトポロジカル量子系特有の磁気抵抗効果に関する知見は、トポロジカル・スピントロニクスの発展に大きく寄与すると期待される。

The magnetic resistance effect is the most important effect in the recording medium and the magnetic field. The magnetic resistance ratio of a single material may be reduced due to the fact that the magnetic resistance ratio of the magnetic wall is not favorable for use. In this paper, we study the magnetic properties of ferromagnetic materials, such as the thickness of the magnetic wall, the large magnetic resistance ratio, and the modulation of the magnetic resistance effect. The method of transmission of magnetic particles is used to calculate the number of particles. The results of the magnetic field separation are clear. In the second place, the lattice system is divided into two parts: the first part is divided into two parts: the second part is divided into two parts: the first part is divided into three parts: the first part is divided into three parts: the second part is divided into three parts: the third part is divided into four parts: the fourth part is divided into three parts: the fourth part is divided into four parts: the fourth The magnetic wall structure is introduced into the structure of the magnetic wall, and the thickness of the magnetic wall corresponds to the stability of the magnetic resistance ratio. The symbol of the magnetic wall is Neel type and head-to-head type. Non-magnetic quantum systems are quantum Hall insulators, and ferromagnetic electrodes are connected to the bottom surface of the magnetic field. Generally, non-magnetic quantum systems are quantum Hall conductors, quantum Hall anomalies, and Hall effects. The result is that the system is stable and stable. This phenomenon is due to the fact that the polarization rate of the connected electrode can be controlled by changing the composition of the polymer material. In this study, we have obtained the knowledge and expectation of the development of magnetic field resistance characteristic of quantum system.

项目成果

トポロジカルディラック半金属における多端子量子伝導に対する磁気偏極の効果

磁极化对拓扑狄拉克半金属多端量子传导的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: 小林浩二;野村健太郎
• 通讯作者: 野村健太郎

Comparative study of Weyl semimetal and topological/Chern insulators: bulk-edge correspondence and disorder effects

韦尔半金属和拓扑/陈绝缘体的比较研究：体边对应和无序效应

• 发表时间: 2017
• 作者: K.-I. Imura;Y. Yoshimura;K. Kobayashi;T. Ohtsuki
• 通讯作者: T. Ohtsuki

磁場乱れのあるトポロジカル絶縁体・ワイル半金属における量子輸送

磁场扰动下拓扑绝缘体和韦尔半金属中的量子输运

• 发表时间: 2017
• 作者: 小林浩二;高垣雅紀;大湊友也;野村健太郎
• 通讯作者: 野村健太郎

Quantum Diffusion of Disordered Weyl/Dirac Semimetal

无序韦尔/狄拉克半金属的量子扩散

• 发表时间: 2017
• 作者: M. Wada;K. Kobayashi;T. Ohtsuki
• 通讯作者: T. Ohtsuki

Anisotropic magnetotransport in Dirac-Weyl magnetic junctions

• DOI: 10.1103/physrevb.95.085308
• 发表时间: 2016-11
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yuya Ominato;Koji Kobayashi;K. Nomura