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スピン自由度を持った素励起の量子力学的スピン輸送現象・ホール効果の研究

量子力学自旋输运现象和自旋自由度基元激发的霍尔效应研究

基本信息

批准号：
13J09588
负责人：
井手上敏也
金额：
$ 1.41万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、極性構造を持つ半導体BiTeIおよび磁性絶縁体(ZnxFe1-x)2Mo3O8における輸送現象の研究に取り組んだ。BiTeIの圧力効果について昨年度に得られていた知見を論文としてまとめると同時に、様々なキャリア数を持つ試料での熱電効果測定を進め、熱電効果の磁場依存性や量子振動の位相がフェルミ面のトポロジーを反映してバルクディラック点上下で定性的に変化することを明らかにし、特に3次元的なラシュバ型バンド構造の状態密度変化によってその起源を説明することに成功した。本研究で考案した量子振動の解析手法や熱電効果を用いたフェルミ面トポロジーのプローブ方法は、一般の空間反転対称性の破れた系におけるトポロジカル相研究にも有用である。また、(ZnxFe1-x)2Mo3O8において観測されていた巨大な熱ホール効果について実験・議論を進め、磁性絶縁体における新しいメカニズムのホール効果の解明に取り組んだ。低温でのヒステリシス効果の観測に成功すると共に、比熱測定を行うことにより、スピンに加えて格子の熱輸送が本質的であることを明らかにした。スピン・格子相互作用を考えることにより、熱ホール効果と電気磁気効果を関連付けると同時に、反対称性の破れた磁性絶縁体において巨大な熱ホール応答を得るための新しい機構の可能性を示し、スピンカロリトロニクス研究における重要な学理を構築した。さらに、同物質とPtとの界面抵抗が二つの反強磁性ドメインによって異なる磁場依存性を示すことを発見した。これは反強磁性/Pt界面での新規スピン輸送存在の可能性を示唆している。異なる反強磁性ドメインの新規観測手法を確立したとも言え、今後、界面における非相反スピン輸送現象や外場によるドメイン制御と新規界面磁気抵抗効果による観測等、研究の飛躍的進展が期待できる。

In the past year, the study of transport phenomena in semiconductor BiTeI and magnetic insulator (ZnxFe1-x) 2Mo3O8 was carried out. BiTeI pressure effect measurement progress, field dependence of thermoelectric effect, phase of quantum vibration, reflection, qualitative change, up and down of temperature, temperature, The state density of the special three-dimensional structure is changed to explain the origin of the structure. In this paper, we investigate the analytical methods of quantum vibration, pyroelectric effect, general spatial symmetry and quantum phase analysis. (ZnxFe1-x) 2Mo3O8 is a new type of magnetic insulator. Low temperature and temperature measurement results in the determination of heat transfer properties A study of lattice interaction, thermal and electromagnetic effects, and a study of the possibility of a new mechanism for magnetic insulation. The magnetic field dependence of the interface resistance between Pt and Pt in the same substance has been discovered. The antiferromagnetic/Pt interface is a new type of transport mechanism. The new measurement method of different antiferromagnetism is established, and the progress of research is expected in the future.