超伝導体／ハーフメタル界面を用いたマヨラナフェルミオンの探索

使用超导/半金属界面搜索马约拉纳费米子

• 批准号: 16J03208
• 负责人: 藤原 弘和
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Okayama 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-16J03208/
• 关键词: スピン角度分解光電子分光; ハーフメタル強磁性体; 強相関電子系; トポロジカル超伝導体; 超伝導体; ヘテロ接合; 高分解能スピン分解光電子分光

本年度はマヨラナフェルミオン生成の基盤となるハーフメタル候補物質CrO2およびCoS2のスピン角度分解光電子分光（SARPES）測定を行うことで、両物質の電子状態に関する研究を行った。CrO2の研究では、低温でフェルミ準位（EF）より高エネルギー側にあるマイノリティスピン状態が、熱ゆらぎによって誘起された強相関効果によってEF上に状態を持つことを実験的に明らかにした。先行研究では、マジョリティスピンバンド構造がUeff < 1 eVのバンド構造計算の結果と実験結果がよく一致することから、比較的小さな電子相関でCrO2の電子構造を理解できることが示唆された。これらの結果はスピンの向きに依存して電子相関の大きさが異なることを示唆しており、ハーフメタル特有の多体効果を理解する上でスピン依存電子相関効果を考慮することの重要性を示唆していると解釈できる。CoS2の研究では、スピン依存電子相関効果に関する知見を得るために放射光ARPES及び高分解能SARPESを行った。実験で得られた電子状態をバンド計算と比較すると、Co t2gバンドがバンド幅及びバンド中心のエネルギーがバンド計算から大きく外れることを見出した。さらに超高分解能SARPES測定によってEF近傍のegバンドのスピンキャラクタを決定した。マジョリティスピンegバンドについては交換分裂を74%縮めたGGA計算の結果で概ね再現できたが、マイノリティスピンegバンドはGGA計算に比べてバンド幅が狭くなっており、電子相関効果による有効質量の増大が示唆された。これはCoS2はCoやNi等の通常の強磁性金属よりも２倍以上大きなスピン依存電子相関を持つことを明らかにした。これらの研究成果はハーフメタルの物性を理解する上でスピン依存電子相関効果の重要性を示す初めての成果であり、ハーフメタルの機能性向上に貢献することが期待される。

This year, we will conduct research on the electronic state of CrO2 and CoS2 candidate substances by angle resolution photoelectron spectroscopy (SARPES). CrO2 research is conducted on low temperature, high temperature, The electronic structure of CrO2 is studied in advance. The results of calculation of the structure of CrO2 with Ueff < 1 eV are consistent and compared. The result is that the direction of dependence on electron correlation is different, and the importance of dependence on electron correlation is different. CoS2 research is based on the knowledge of electron-dependent correlation effects and the implementation of high resolution energy SARPES. The electronic state is calculated and compared, and the amplitude and center of the electronic state are calculated and compared. The determination of the ultra-high resolution energy SARPES in the vicinity of EF The results of the GGA calculations are reproduced almost completely, and the electron correlation results are increased by 74%. CoS2, Co, Ni and other common ferromagnetic metals are more than twice as large as CoS2 and CoS2. The results of this research show the importance of electron dependent effects on the understanding of physical properties.

项目成果

Helmholtz-Zentrum Berlin(ドイツ)

柏林亥姆霍兹中心（德国）

ローマ大学(イタリア)

罗马大学（意大利）

Origins of thermal spin depolarization in half-metallic ferromagnet CrO2

半金属铁磁体 CrO2 热自旋去极化的起源

• DOI: 10.1103/physrevlett.121.257201
• 发表时间: 2018
• 期刊: Phys. Rev. Lett.
• 作者: Hirokazu Fujiwara;Kensei Terashima;Masanori Sunagawa;Yuko Yano;Takanobu Nagayama;Tetsushi Fukura;Fumiya Yoshii;Yuka Matsuura;Makoto Ogata;Takanori Wakita;Koichiro Yaji;Ayumi Harasawa;Kenta Kuroda;Shik Shin;K. Horiba;H. Kumigashira;Yuji Mur
• 通讯作者: Yuji Mur

Direct observation of double valence-band extrema and anisotropic effective masses of the thermoelectric material SnSe

• DOI: 10.7567/jjap.57.010301
• 发表时间: 2017-12
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Nagayama;K. Terashima;T. Wakita;H. Fujiwara;T. Fukura;Y. Yano;K. Ono;H. Kumigashira

業績

表现