Quantum transport phenomena induced by topological spin textures

拓扑自旋纹理引起的量子输运现象

基本信息

批准号：
21K13875
负责人：
仲澤一輝
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

まず，前年度から研究を行っていたキタエフ模型に対する交代磁場下での非相反熱輸送を調べた論文がPhysical Review B誌に出版された．さらに，反強磁性金属におけるネールベクトルのベクトルカイラリティーが誘起するトポロジカルスピンホール効果についての研究も取りまとめを行い，プレプリントサーバarXivにて公開した．本年度は主に（１）強磁性ワイル半金属Co3Sn2S2の原子層薄膜におけるトポロジカル物性の原子層数依存性，（２）Co3Sn2S2におけるワイル状態の磁化角度依存性，（３）電場と熱勾配に誘起されるカイラル物質における非線形応答現象，の3テーマについて研究を推進し，結果の取りまとめの段階に到達したので報告する．（１）前年度調べた単層・2層の結果に加え，3層膜においても計算を行い，薄膜表面原子がSnで終端されるの場合とSで終端される場合で磁性・バンドトポロジー・輸送特性などの層数依存性に顕著な違いが現れることを見出した．この成果は，Communications Physicsに投稿し，arXivにて公開した．（２）単層とバルク系でワイル状態の磁化角度依存性を調べ上げ，特にSn終端の系で磁化角度を変えることでトポロジカル転移が起き，様々な量子異常ホール状態が実現することを見出した．現在論文準備中である．（３）カイラル結晶において，電場と熱勾配の外積に平行な方向に誘起されるホール効果をケルディッシュの方法を用いて定式化し，これまで見逃されていた軌道磁気モーメントの寄与を見出した．また，具体的なモデルにおいてその大きさを評価し，検出可能であることを示した．この内容はPhysical Review Letter誌に投稿した．このほかにもカイラル磁性体における同様の非線形応答現象の定式化や，非線形輸送現象の第一原理計算による定量的評価を試みる段階まで来た．

首先，我从去年开始研究的一篇研究基塔耶夫模型交变磁场下非互易热传输的论文发表在《物理评论 B》上。此外，我们还整理了反铁磁金属中尼尔矢量的矢量手性引起的拓扑自旋霍尔效应的研究，并将其发布在预印本服务器 arXiv 上。今年，我们将主要关注（1）铁磁Weyl半金属Co3Sn2S2原子层薄膜中拓扑性质对原子层数的依赖性，（2）Co3Sn2S2中Weyl态的磁化角依赖性，以及（3 ）拓扑特性对电场和热梯度引起的磁化角的依赖性我们一直在三个主题进行研究：手性材料中的非线性响应现象，并已达到编译结果的阶段。 (1) 除了前一年研究的单层和两层结果外，还对三层薄膜进行了计算，磁、能带拓扑结构，我们发现依赖性存在显着差异传输特性对层数的影响。该成果已提交给CommunicationsPhysics并发表在arXiv上。 (2) 我们研究了单层和块体系统中外尔态的磁化角依赖性，发现改变磁化角，特别是在 Sn 终端系统中，会引起拓扑转变并实现各种量子反常霍尔态。该论文目前正在准备中。 (3)在手性晶体中，我们利用Keldysh方法公式化了在平行于电场和热梯度叉积的方向上感应的霍尔效应，并发现了迄今为止被忽视的轨道磁矩的贡献。我们还在具体模型中评估了它的大小，并表明它是可检测的。此内容已提交给《物理评论快报》。此外，我们已经达到了尝试在手性磁性材料中制定类似的非线性响应现象并使用第一性原理计算定量评估非线性输运现象的阶段。