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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，我们通过对半金属候选物质CRO2和COS2进行自旋分辨的光电子光谱（SARPES）测量，对两种材料的电子状态进行了研究，这是生产Mayorana Fermion的基础。 CRO2研究实验表明，由于热波动引起的强相关效应，高温侧低温度下的少数自旋状态在EF上具有EF状态。先前的研究表明，用Ueff <1 eV的多数自旋带结构计算的结果与实验结果很好地匹配，这表明相对较小的电子相关性使我们能够理解CRO2的电子结构。这些结果表明，电子相关性的大小取决于自旋的方向，并且可以解释为表明考虑自旋依赖性电子相关效应在理解半金属特有的多体效应中的重要性。在COS2研究中，进行了同步基因光度法和高分辨率SARPES，以深入了解自旋依赖性电子相关效应。将实验中获得的电子状态与频带计算进行比较，我们发现CO T2G频段的带宽和带中心能显着偏离频带计算。此外，通过超高分辨率sarpes测量确定了EF附近EG带的自旋特征。 GGA计算的结果通常将多数自旋EG带降低了74％，但是少数型自旋EG带的带宽范围比GGA计算的带宽窄，这表明由于电子相关效应而导致的有效质量增加。这表明COS2具有自旋依赖性电子相关性，其大于普通铁磁金属（例如CO和Ni）的两倍以上。这些研究结果是第一个证明自旋依赖性电子相关效应在了解半金属物理特性中的重要性，并有望有助于提高半金属的功能。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ローマ大学(イタリア)

罗马大学（意大利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Helmholtz-Zentrum Berlin(ドイツ)

柏林亥姆霍兹中心（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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;
通讯作者：
T. Nagayama;K. Terashima;T. Wakita;H. Fujiwara;T. Fukura;Y. Yano;K. Ono;H. Kumigashira;

業績

表现

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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.
影响因子：
0
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