磁性・極性と共存したスピン・バレー結合状態における輸送現象の開拓

本研究は極性層状金属BaMnX2(X=Sb, Bi)を対象に、(1)スピン・バレー結合状態の外部制御と、(2)それに起因した新奇輸送現象開拓を目的としたものである。本年度はまず目的(1)に対して一軸応力印加デバイス開発に取り組んだ。国内外の研究者に技術提供を受けデバイスを開発し、超伝導マグネットを用いた低温・磁場下での予備測定に成功した。また、一軸応力による電子状態制御に適した物質開発を目的にBaサイトをSrに置換した物質を合成した。東大物性研でのパルス強磁場測定からSr置換量に対する量子振動の変化を解明し、極性転移の化学制御に成功した。これと並行して、後半の目的(2)に対してBaMnX2の非相反伝導測定に取り組んだ。集積イオンビームを用いて微細加工した測定デバイスを用いることで、X=Sb, Biの両物質において電流・極性方向に依存した非相反伝導の観測に成功した。理論研究者と共同で、非相反伝導に対するスピン・バレー結合状態変化の影響を定性的に解明し、成果を日本物理学会で口頭発表した。現在論文投稿準備中である。さらに当初の計画に加えて、新奇トポロジカル反強磁性体EuMg2Bi2の開拓にも取り組んだ。MgBi層が歪んだハニカム格子を形成するため、Euの磁性と結合したトポロジカルな電子状態の実現が期待される。巨大異常ホール効果と量子振動の観測に成功し、第一原理計算との比較から異常ホール効果が磁場中で誘起されたワイル点に起因することを定量的に解明した。この成果はPhysical Review B誌にLetterとして掲載された。

本研究は極性層状金属BaMnX2(X=Sb, Bi)を対象に、(1)スピン・バレー結合状態の外部制御と、(2)それに起因した新奇輸送現象開拓を目的としたものである。本年度はまず目的(1)に対して一軸応力印加デバイス開発に取り組んだ。国内外の研究者に技術提供を受けデバイスを開発し、超伝導マグネットを用いた低温・磁場下での予備測定に成功した。また、一軸応力による電子状態制御に適した物質開発を目的にBaサイトをSrに置換した物質を合成した。東大物性研でのパルス強磁場測定からSr置換量に対する量子振動の変化を解明し、極性転移の化学制御に成功した。これと並行して、後半の目的(2)に対してBaMnX2の非相反伝導測定に取り組んだ。集積イオンビームを用いて微細加工した測定デバイスを用いることで、X=Sb, Biの両物質において電流・極性方向に依存した非相反伝導の観測に成功した。理論研究者と共同で、非相反伝導に対するスピン・バレー結合状態変化の影響を定性的に解明し、成果を日本物理学会で口頭発表した。現在論文投稿準備中である。さらに当初の計画に加えて、新奇トポロジカル反強磁性体EuMg2Bi2の開拓にも取り組んだ。MgBi層が歪んだハニカム格子を形成するため、Euの磁性と結合したトポロジカルな電子状態の実現が期待される。巨大異常ホール効果と量子振動の観測に成功し、第一原理計算との比較から異常ホール効果が磁場中で誘起されたワイル点に起因することを定量的に解明した。この成果はPhysical Review B誌にLetterとして掲載された。