トポロジカル傾斜ディラック半金属における室温巨大熱起電力効果の開拓

拓扑梯度狄拉克半金属室温巨热电动势效应探讨

• 批准号: 21K18813
• 负责人: 藤岡 淳
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18813/
• 关键词: 熱起電力効果; 遷移金属酸化物; 光学伝導度; ディラック半金属; 熱電変換

昨年度に、電子ドープしたCaPd3O4において室温で比較的高い熱電性能が見られることを明らかにした。その起源を電子状態の視点から明らかにすることを目的として、本年度はCaPd3O4における電子構造解析を行った。ノンドープのCaPd3O4について反射分光によって光学伝導度スペクトルを求めたところ、低温において約0.1eV程度の電荷ギャップが観測された。本系はPBE近似に基づく電子状態計算に基づいて対称性によって保障された傾斜ディラック半金属の候補物質であるとの提案がなされているが、実験結果はそれと相容れない事を示している。そこでHSE近似に基づく電子状態計算を共同研究で行ったところ、バンドギャップが0.25eV程度開いた狭ギャップ半導体状態である可能性が高いことが明らかとなった。また、計算結果から価電子バンドは主にPd 4dz2-r2の軌道状態からなり、伝導バンドはPd 4dx2-y2軌道状態からなることが分かった。また、伝導バンドの方が価電子バンドよりもバンド幅が比較的広いことが明らかとなった。これは平面4配位したPdO4におけるPd4d軌道と頂点酸素の軌道の混成具合から単純に予測される結果と一致している。また、電子相関効果でバンド幅の繰り込みが生じた強相関ディラック半金属ペロブスカイト型CaIrO3における磁場中の電気伝導特性評価も行った。超高圧合成法によって合成したペロブスカイト型のCaIrO3の単結晶試料において東京大学物性研究所国際強磁場施設において低温・パルス強磁場中における磁気輸送特性の測定を行った。磁場を直方晶のa軸に印加した場合とc軸に印加した場合で著しく磁気抵抗率に違いが生じる事が分かった。数値計算によるランダウレベルの計算結果とも合わせると、Ir5d軌道のホッピングの異方性によって大きな磁場方位依存性が生じている可能性が高いことが分かった。

The high thermoelectric performance of CaPd3O4 at room temperature was observed in the past year. The electronic structure of CaPd3O4 was analyzed in this year. CaPd3O4 is used for reflection spectroscopy, optical conductivity and charge measurement at low temperatures of about 0.1eV. This system is based on the PBE approximation, the calculation of the electron state, the equivalence, the guarantee, the inclination, the semi-metallic candidate substance, the proposal, the result, and the compatibility. The calculation of basic electronic state of HSE approximation is studied together. The probability of semiconductor state is high. The orbital state of Pd 4dz2-r2 is calculated as follows: the orbital state of Pd 4dx2-y2 is calculated as follows: The price of the goods is lower than the price of the goods. The results are consistent with the predictions of the planar 4-coordinate Pd4d orbitals and vertex acid orbitals. Evaluation of Electrical Conductivity in Magnetic Field of Semi-metallic CaIrO3 with Strong Correlation Measurement of magnetic transport characteristics of CaIrO3 single crystal samples synthesized by ultra-high pressure synthesis method in the International High Magnetic Field Facility, Institute of Physical Properties, University of Tokyo The magnetic field is perpendicular to the a-axis and the c-axis. The results of numerical calculation show that there is a high probability of occurrence of anisotropy of Ir5d orbit.

项目成果

層状極性ディラック半金属BaMnSb2における面内異方的電荷ダイナミクス

层状极性狄拉克半金属 BaMnSb2 的面内各向异性电荷动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉澤秀俊;近藤雅起;酒井英明;花咲徳亮,藤岡淳
• 通讯作者: 花咲徳亮,藤岡淳

Field-induced multiple metal-insulator crossovers of correlated Dirac electrons of perovskite CaIrO3

• DOI: 10.1038/s41535-021-00418-2
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: npj Quantum Materials
• 影响因子: 5.7
• 作者: R. Yamada;J. Fujioka;M. Kawamura;S. Sakai;M. Hirayama;R. Arita;T. Okawa;D. Hashizume;T. Sato;F. Kagawa;R. Kurihara;M. Tokunaga;Y. Tokura

電子ドープした酸化物半導体CaPd3O4における熱起電力効果

电子掺杂氧化物半导体 CaPd3O4 中的热电动势效应

• 发表时间: 2021
• 作者: 風間 晃太;吉澤 英俊;辻本 吉廣;山浦 一成;小塚 裕介;只野 央将;藤岡淳
• 通讯作者: 藤岡淳