Manifestation of nonlinear anomalous Hall effect by controlling charge-ordered domains in organic conductors

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層状有機導体α-(BEDT-TTF)2I3の電子系は低温で空間反転対称性が破れた電荷秩序絶縁相に相転移する。臨界圧力1.2GPa直下の弱い電荷秩序状態は、ギャップの開いた２次元Dirac電子系となり、有限のBerry曲率双極子による非線形異常Hall効果と電流誘起軌道磁化が発現することが予想されていた[T.Osada他,JPSJ89,103701(2020)]。しかし現実の系ではランダムに形成された２種の電荷秩序ドメイン間でこれらは相殺されてしまう。本研究では(1)電流誘起磁化を用いてドメイン均衡を破る「電流磁場中冷却法」の検証を行うと共に、(2)非線形異常Hall効果の顕在化させて実証することを試みた。初年度は(1)電流磁場中冷却の効果は確認できなかったが、(2)弱い電荷秩序状態での非線形異常Hall効果の観測には成功した。本年度は(2)非線形異常Hall効果に関する実験を進め、Hall電圧が電流のBerry曲率双極子に対する向きに依存した異方性や非相反性を示すこと、電荷秩序強度を反映した温度・圧力依存性を示すことを実験的に確認した。そして有機導体分野における初めてのトポロジカル輸送現象の観測として和文解説記事にまとめた[固体物理57,227(2022)、日本物理学会誌77,233(2022)]。初年度の(2)の成功は、実験では電流磁場中冷却なしに既にドメイン均衡が破れていたことを意味する。そこで(1)電流磁場中冷却について、圧力などの実験条件を変えることによって、（ドメイン境界に沿ったエッジ伝導や境界散乱を反映した）ドメイン配向度の違いによる電気抵抗の温度依存性における変化を調べた。しかし現状では電流磁場中冷却の効果による有意な抵抗変化は検出できていない。今後は急冷時などの残された条件下で電流磁場中冷却の実験を行いドメイン配向制御の検証を行う予定である。