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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10114/
• 关键词: 磁性ディラック電子系; ディラック電子系; 巨大磁気抵抗; 中性子回折; 量子振動

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))．

In the past year, the quantum transport phenomena of electrons and the combination of magnetic order in EuMnBi2 have been studied. EuMnBi2 is a layered compound containing Eu and Mn. The applicant has shown in the past that the magnetic field structure of the insulating layer has changed, and the quantum conduction of electrons has changed. The magnetic structure of this system, the magnetic field, the magnetic field contains all the phases in detail. This year, the electronic state of EuMnBi2 and the influence of magnetic structure in Weishi app are investigated. The origin of special magnetic transport phenomenon in EuMnBi2 is investigated. The electronic state of EuMnBi2 is analyzed. The magnetic field is antiferromagnetic phase. The magnetic field orientation is different from that of the magnetic field. The magnetic field is different from that of the magnetic field. The first principle calculation and comparison results show that the exchange interaction between the two electrons is the result of the separation of the two electrons. The result of this is that the original paper is submitted (H. Masuda et al., PRB 98, 161108 (2018)).

项目成果

Observation of quantized Hall plateaus in a bulk antiferromagnet EuMnBi$_2$ with magnetically confined 2D Dirac fermions

使用磁约束二维狄拉克费米子观察块状反铁磁体 EuMnBi$_2$ 中的量子化霍尔平台

• 发表时间: 2017
• 作者: H. Masuda;H. Sakai;M. Tokunaga;Y. Yamasaki;A. Miyake;J. Shiogai;S. Nakamura;S. Awaji;A. Tsukazaki;H. Nakao;Y. Murakami;T. Arima;Y. Tokura;S. Ishiwata
• 通讯作者: S. Ishiwata

Revealing the Magnetic Order in a New Dirac Antiferromagnet EuMnBi2 by Resonant X-Ray Magnetic Scattering

通过共振 X 射线磁散射揭示新型狄拉克反铁磁体 EuMnBi2 中的磁序

• 发表时间: 2016
• 期刊: Photon Factory Highlights 2015
• 作者: H. Sakai;H. Masuda;Y. Yamasaki;H. Nakao;Y. Murakami;T.-H. Arima;Y. Tokura and S. Ishiwata
• 通讯作者: Y. Tokura and S. Ishiwata

反強磁性多層ディラック電子系EuMnBi2における軟X線磁気共鳴散乱の観測

反铁磁多层狄拉克电子系EuMnBi2软X射线磁共振散射观测

• 发表时间: 2016
• 期刊: Photon Factory Activity Report 2015
• 作者: 増田英俊;酒井英明;山崎裕一;中尾裕則;村上洋一;有馬孝尚;十倉好紀;石渡晋太郎
• 通讯作者: 石渡晋太郎

Quantum Transport of Dirac Fermion Coupled with Magnetic Order in a Layered Antiferromagnet EuMnBi2

层状反铁磁体 EuMnBi2 中狄拉克费米子的量子输运与磁序耦合

• 发表时间: 2017
• 作者: "H. Masuda;H. Sakai;M. Tokunaga;Y. Yamasaki;A. Miyake;J. Shiogai;S. Nakamura;S. Awaji;A. Tsukazaki;H. Nakao;Y. Murakami;T. Arima;Y. Tokura;and S. Ishiwata "
• 通讯作者: and S. Ishiwata "

反強磁性多層ディラック電子系EuMnBi2の強磁場下におけるスピン分裂の観測とバレー分極の可能性

强磁场下反铁磁多层狄拉克电子系EuMnBi2自旋分裂观测及谷极化可能性

• 发表时间: 2016
• 作者: 増田英俊;酒井英明;高橋英史;徳永将史;三宅厚志;秋葉和人;十倉好紀;石渡晋太郎
• 通讯作者: 石渡晋太郎