遷移金属化合物における量子スピン液体状態の単結晶を用いた実験的解明

使用单晶实验阐明过渡金属化合物中的量子自旋液态

基本信息

批准号：
14F04026
负责人：
中辻知
金额：
$ 1.47万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

強相関電子系におけるさまざまな新しいトポロジカル量子相の発現の舞台として、我々が開発したPr2Ir2O7を含むパイロクロア型イリジウム酸化物が近年注目を浴びている。この系は典型的トポロジカル絶縁体HgTeと同じ電子構造を持つ、強相関電子系では初めての半金属であることを、物性研究所の近藤猛准教授との角度分解光電子分光(ARPES)とUCSBの理論グループのBalents教授らのバンド計算を用いた直接観察から明らかにした（近藤、Balents,中辻et al Nature Communications (2015)）。さらに、Nd2Ir2O7の純良単結晶の合成を行い、その金属・絶縁体転移温度がNdとIrの比に著しく依存することを解明した。さらに純良単結晶を用いた実験から、磁場誘起の金属・絶縁体量子相転移を発見した。さらに、その純良単結晶を用いた研究からPr2Ir2O7とNd2Ir2O7はともに、この量子相転移近傍に位置する2次の波数分散を持つフェルミノード系であることを見出した。（Tian, 金道、Balents、中辻et al Nature Physics (2015)）特に、磁場を[100]にかけた場合のみ、巨大な磁気抵抗を伴って、絶縁体・半金属転移が起こることを見出した。このことは、Ndがall-in all-out状態から、2-in 2-out状態に変化することに伴い、近藤カップリングを通じてIrの電子状態がall-in all-out状態から強磁性状態に変化することで、絶縁体から半金属状態に転移することを強く示唆している。

近年来，我们开发的含有Pr2Ir2O7的烧绿石型氧化铱作为强相关电子系统中各种新拓扑量子相出现的阶段而受到关注。该体系与典型的拓扑绝缘体HgTe具有相同的电子结构，是通过角分辨光电子能谱（ARPES）和UCSB固体研究所副教授Takeshi Kondo的研究发现的第一个强关联电子体系中的准金属。状态物理学。这是 Balents 教授及其理论组同事通过能带计算的直接观察揭示的（Kondo、Balents、Nakatsuji 等人，Nature Communications（2015））。此外，我们合成了纯 Nd2Ir2O7 单晶，发现其金属-绝缘体转变温度显着取决于 Nd 与 Ir 的比例。此外，通过使用纯单晶的实验，他发现了磁场诱导的金属-绝缘体量子相变。此外，通过纯单晶的研究，我们发现Pr2Ir2O7和Nd2Ir2O7都是位于该量子相变附近的具有二阶波数色散的费米诺系统。（Tian，Kimichi，Balents，Nakatsuji 等人《自然物理》（2015））特别是，我们发现仅当施加 [100] 的磁场时，才会发生绝缘体-类金属转变，并产生巨大的磁阻。这意味着，当Nd从全进全出状态转变为2进2出状态时，Ir的电子状态通过近藤耦合从全进全出状态转变为铁磁状态。表明这种变化导致从绝缘体到半金属态的转变。

项目成果

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Exotic topological semimetal states in pyrochlore iridates

烧绿石虹彩中的奇异拓扑半金属态

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知;Z. M. Tian
通讯作者：
Z. M. Tian

"Anisotropic magnetism and magnetoresistance of Nd2Ir2O7 single crystal"

《Nd2Ir2O7单晶的磁各向异性和磁阻》

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知;S. Nakatsuji;T. Zhaoming
通讯作者：
T. Zhaoming

High-Field Multi-Frequency ESR in the Rare-Earth Spinel Compound CdYb2S4

稀土尖晶石化合物 CdYb2S4 的高场多频 ESR

DOI：
10.1007/s00723-015-0651-x
发表时间：
2015
期刊：
Appl. Magn. Reson.
影响因子：
0
作者：
D. Yoshizawa;T. Kida;S. Nakatsuji;K. Iritani;M. Halim;T. Takeuchi and M. Hagiwara
通讯作者：
T. Takeuchi and M. Hagiwara

パイロクロア型イリジウム酸化物における低温下の熱膨張と熱電能測定

烧绿石型氧化铱的低温热膨胀和热电势测量