カイラル磁性体中の非平衡量子輸送現象に対する大規模数値計算を用いた理論研究

手性磁性材料非平衡量子输运现象的大规模数值计算理论研究

• 批准号: 18J21415
• 负责人: 奥村 駿
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21415/
• 关键词: 強相関電子系; 磁性; カイラル磁性; スキルミオン; モノポール; 数値シミュレーション; トポロジカル物性; 光学応答; スピントロニクス; 遍歴電子; カイラル磁性体

申請者は、特別研究員DC1の採用第3年度において、研究課題であるカイラル磁性体中の量子輸送現象についてより一層踏み込んだ研究をしてきた。特に、空間反転対称性のないカイラル磁性体において期待される非相反輸送現象や非線形光学応答の数値的計算を行った。空間反転対称性と時間反転対称性が同時に破れたカイラル磁性体は非相反電気輸送現象や、非線形光学応答を示すことが知られている。非相反電流とは、流れる向きによって大きさが異なる電流であり、特徴的な非相反輸送現象の一つに電気的磁気カイラル効果と呼ばれるものがある。近年では、一軸的なカイラル磁性体に対して螺旋軸に平行な磁場をかけた場合に発現するカイラルコーン状態において非相反電流が実験的に観測され、外部磁場の向きによって整流方向が制御できるダイオードとしての応用が期待されている。また、非線形光学応答の例としては光起電力や第二次高調波発生が知られており、それぞれ太陽光電池や光学センサーなどへの応用が期待されている。申請者は、近年開発された高次の外場に対して応答を計算する手法を用いて、カイラルコーン状態における非線形電気輸送や非線形光学応答を調べた。その結果、カイラルな磁気テクスチャを反映した非相反な電気伝導度が現れることを理論的に明らかにし、その温度依存性についても詳細に調べることに成功した。さらに、カイラルコーン状態において光起電力や第二次高調波発生などの非線形光学応答が現れることを示し、その符号や振幅を外部磁場や周波数によって制御できることを見出した。これらの結果について、3件の学会発表を行っており、12月に行われた新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会において第2回QLC若手研究奨励賞を受賞している。また、これらの研究成果について、現在、学術論文として発表する準備を進めている。

Applicants は, special researcher DC1 の using 3 annual に お い て, research topic で あ る カ イ ラ ル の quantum transport phenomena in the magnetic body に つ い て よ り tread layer み 込 ん だ research を し て き た. に, space, the planning polices according to sexual の な い カ イ ラ ル magnetic body に お い て expect さ れ る opposite conveying phenomenon や nonlinear optical 応 の answer the numerical calculation of line を っ た. Space the planning polices say sex と time against planning polices according to sex が に broken at the same time れ た カ イ ラ ル magnetic body は opposite electric 気 conveying phenomenon や, nonlinear optical 応 answer を す こ と が know ら れ て い る. The opposite current と は, flow れ る to き に よ っ て big き さ が different な る current で あ り, 徴 な the contrary transport phenomena の a つ に electric 気 magnetic 気 カ イ ラ ル unseen fruit と shout ば れ る も の が あ る. Recent で は, a shaft な カ イ ラ ル magnetic body に し seaborne て screw axis parallel な に magnetic を か け た occasions に 発 now す る カ イ ラ ル コ ー ン state に お い て non opposite current が be 験 of に 観 measuring さ れ の, external magnetic field to き に よ っ て rectifier direction が suppression で き る ダ イ オ ー ド と し て の 応 with が expect さ れ て い る. ま た, nonlinear optical 応 answer の と し て は light up power や born a second wave of high-profile 発 が know ら れ て お り, そ れ ぞ れ solar photovoltaic や optical セ ン サ ー な ど へ の 応 with が expect さ れ て い る. Applicants は, in recent years, open 発 さ れ た higher の outfield に し seaborne て 応 answer を computing す る gimmick を with い て, カ イ ラ ル コ ー ン state に お け る nonlinear electric 気 conveying や nonlinear optical 応 answer を adjustable べ た. そ の results, カ イ ラ ル な magnetic 気 テ ク ス チ ャ を reflect し た the contrary な electric 気 伝 conductance が now れ る こ と を theory に Ming ら か に し, そ の temperature dependency に つ い て も detailed に adjustable べ る こ と に successful し た. さ ら に, カ イ ラ ル コ ー ン state に お い て light up power や born a second wave of high-profile 発 な ど の nonlinear optical 応 answer が now れ る こ と を し, そ や の symbol amplitude を external magnetic field や cycle for に よ っ て suppression で き る こ と を shows し た. こ れ ら の results に つ い て line, 3 pieces の learn 発 table を っ て お り, December に わ れ た new academic fields "quantum LCD の physical science" field research に お い て QLC back if 2 hand research reward reward を who し て い る. ま た, こ れ ら の research に つ い て, now, academic paper と し て 発 table す る prepare を into め て い る.

项目成果

Numerical study of spin-charge coupled phenomena in a chiral soliton lattice

手性孤子晶格中自旋电荷耦合现象的数值研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Shun Okumura;Yasuyuki Kato;Yukitoshi Motome
• 通讯作者: Yukitoshi Motome

カイラル磁性が示す非相反スピン輸送の数値的研究

手性磁性表现出的非互易自旋输运的数值研究

• 发表时间: 2018
• 作者: 奥村駿;石塚大晃;加藤康之;大江純一郎;求幸年
• 通讯作者: 求幸年

Phase transitions between helices, vortices, and hedgehogs driven by spatial anisotropy in chiral magnets

• DOI: 10.1103/physrevb.103.054427
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: arXiv: Strongly Correlated Electrons
• 作者: K. Shimizu;S. Okumura;Y. Kato;Y. Motome

反転対称性をもつ金属磁性体に現れる磁気ヘッジホッグ格子

具有反演对称性的磁性金属中出现的磁性刺猬晶格

• 发表时间: 2021
• 作者: 奥村 駿;速水 賢;加藤 康之;求 幸年
• 通讯作者: 求 幸年

Spin-charge coupled phenomena in a chiral soliton lattice

手性孤子晶格中的自旋电荷耦合现象

• 发表时间: 2019
• 作者: Shun Okumura;Yasuyuki Kato;and Yukitoshi Motome
• 通讯作者: and Yukitoshi Motome