多層ディラック電子系における新奇な磁気伝導現象の開拓とバンド構造制御

多层狄拉克电子系统中新型磁导现象和能带结构控制的探索

基本信息

批准号：
16J10114
负责人：
増田英俊
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for 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

昨年度から引き続き，磁性ディラック電子系EuMnBi2における，ディラック電子の量子輸送現象と磁気秩序の結合に関する研究を行なった．EuMnBi2はディラック電子をもつBiの正方格子シートと，磁性を持つEuとMnを含む絶縁層からなる層状化合物である．申請者は前年度までに，外部磁場により絶縁層の磁気構造を変化させることで，ディラック電子の量子伝導を制御できることを示した．また，この系の磁気構造を，ゼロ磁場，磁場中を含む全ての相について詳細に明らかにした．本年度はこのEuMnBi2の微視的な電子状態に対する磁気構造の影響を調べることで，この系の特異な磁気輸送現象の起源を明らかにすることを目的として研究を行なった．EuMnBi2の電子状態を調べるため，量子振動現象の解析をゼロ磁場反強磁性相，磁場中スピンフロップ相の両方について行なった．磁場方位を傾けたときの振る舞いから，ディラック電子が形成するランダウ準位におけるゼーマン分裂を見出し，さらにゼーマン分裂の大きさが反強磁性相とスピンフロップ相で変化するという特異な振る舞いを明らかにした．第一原理計算との比較を行なった結果，スピンフロップ相ではEuスピンとディラック電子の間で働く交換相互作用がディラック電子バンドのスピン分裂をもたらし，これがゼーマン効果に繰り込まれることによってゼーマン分裂の大きさが変化していることが示唆された．この結果については原著論文として投稿した (H. Masuda et al., PRB 98, 161108 (2018))．

从去年开始，我们就对磁性电子量子量的量子传输现象的耦合和磁性狄拉克电子系统Eumnbi2进行了研究。 Eumnbi2是一种分层化合物，由带有狄拉克电子的BI和一个包含磁性欧盟和MN的绝缘层组成。到上一年，申请人表明，可以通过使用外部磁场更改绝缘层的磁性结构来控制Dirac电子的量子传导。此外，该系统的磁性结构详细阐明了所有阶段，包括零磁场和磁场。今年，我们进行了研究，目的是通过检查磁性结构对Eummbi2微观电子状态的影响来阐明该系统中奇异磁转运现象的起源。为了研究eumnbi2的电子状态，分析了磁场中的零磁反铁磁相和旋转相位相位的量子振荡现象。从磁场方向倾斜时的行为，我们发现了dirac电子形成的Landau水平的Zeeman分裂，此外，我们揭示了一种独特的行为，在这种行为中，Zeeman的大小分裂在抗Fiferromagnetic相之间的变化变化。与第一原理计算的比较表明，在自旋流动相，在欧盟自旋和狄拉克电子之间作用的交换相互作用导致狄拉克电子带的自旋分裂，这被诱导到zeeman效应中，这改变了Zeeman分裂的幅度。该结果作为原始论文提交（H. Masuda等，PRB 98，161108（2018））。