トポロジカル半金属と格子変形や磁気テクスチャとの協奏で生じる量子現象と制御性

拓扑半金属、晶格变形和磁织构协同产生的量子现象和可控性

基本信息

批准号：
18J00189
负责人：
高嶋梨菜
金额：
$ 2.58万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,マグノンの輸送現象の提案を行い,その研究結果を学会誌と国際会議において発表した。さらに,量子スピン液体についての研究も行った。まず,マグノン輸送現象の研究について述べる。マグノンは磁性体中の集団励起の一種で,その流れはスピン流となる。マグノンスピン流はスピントロニクス分野で注目されており,デバイス応用に向けて,マグノン輸送現象の微視的な理解や輸送現象の提案は重要である。本研究では，空間反転対称性の破れた反強磁性体に着目し，マグノンスピン流の非相反的な輸送現象を提案した。より具体的には,与える温度勾配の向きによって,生じるマグノンスピン流の大きさが異なる,ダイオードのような輸送現象を明らかにした。特に鏡映対称性のない反強磁性絶縁体α-Cu2V2O7やハニカム格子をもつ反強磁性絶縁体MnPS3については,中性子散乱などで得られている物質定数を用い,温度・磁場依存性などの定量的な解析を行った。これらの物質に即した解析は,現象の実験的実現に向けた重要な足がかりになると考えられる。次に,量子スピン液体の研究について述べる。キタエフスピン模型は,量子スピン液体状態を示し,トポロジカル量子計算への応用などに向け,精力的に研究が行われている。キタエフスピン模型に磁場の作用を加えることによって,量子化された熱ホール効果を示すトポロジカル秩序相を示すことが知られている。候補物質に対する磁場印加実験だけでなく,理論的にも新規なトポロジカル相が提案されていることから,磁場下のキタエフスピン模型の性質を理解することは急務である。そこで本研究では,マヨラナフェルミオン表示を用いた平均場近似を用いて,高磁場下のキタエフスピン模型の相を調べた。具体的には,異なる角度の磁場を印加した際のトポロジカル状態としての特徴や励起構造などを明らかにした。

在这项研究中，我们提出了磁振子的输运现象，并在学术期刊和国际会议上展示了研究成果。此外，我们还进行了量子自旋液体的研究。首先，我们将讨论磁振子输运现象的研究。磁振子是磁性材料中的一种集体激发，它们的流动变成自旋电流。磁振子自旋电流在自旋电子学领域引起了人们的关注，对磁振子输运现象的微观理解和对输运现象的建议对于器件应用非常重要。在这项研究中，我们重点研究了空间反演对称性被破坏的反铁磁体，并提出了磁振子自旋电流的非互易输运现象。更具体地说，我们揭示了一种类似二极管的输运现象，其中产生的磁振子自旋电流的大小根据所施加的温度梯度的方向而不同。特别是，对于不具有反射对称性的反铁磁绝缘体α-Cu2V2O7和具有蜂窝晶格的反铁磁绝缘体MnPS3，利用中子散射等获得的材料常数对温度和磁场依赖性进行了综合分析。基于这些材料的分析被认为是实验实现该现象的重要垫脚石。接下来，我们将讨论量子自旋液体的研究。 Kitayev 自旋模型表现出量子自旋液态，并且正在积极研究其在拓扑量子计算中的应用。众所周知，通过对基塔耶夫自旋模型施加磁场，它会呈现出拓扑有序相，从而表现出量子化热霍尔效应。由于新的拓扑相不仅通过磁场应用实验提出，而且还从理论上提出了候选材料，因此迫切需要了解磁场下基塔耶夫自旋模型的性质。在这项研究中，我们使用马约拉纳费米子表示法，使用平均场近似研究了高磁场下基塔耶夫自旋模型的相位。具体来说，我们阐明了在不同角度施加磁场时拓扑状态和激发结构的特征。