Manifestation of nonlinear anomalous Hall effect by controlling charge-ordered domains in organic conductors

通过控制有机导体中的电荷有序域表现非线性反常霍尔效应

基本信息

批准号：
21K18594
负责人：
長田俊人
金额：
$ 3.99万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

層状有機導体α-(BEDT-TTF)2I3の電子系は低温で空間反転対称性が破れた電荷秩序絶縁相に相転移する。臨界圧力1.2GPa直下の弱い電荷秩序状態は、ギャップの開いた２次元Dirac電子系となり、有限のBerry曲率双極子による非線形異常Hall効果と電流誘起軌道磁化が発現することが予想されていた[T.Osada他,JPSJ89,103701(2020)]。しかし現実の系ではランダムに形成された２種の電荷秩序ドメイン間でこれらは相殺されてしまう。本研究では(1)電流誘起磁化を用いてドメイン均衡を破る「電流磁場中冷却法」の検証を行うと共に、(2)非線形異常Hall効果の顕在化させて実証することを試みた。初年度は(1)電流磁場中冷却の効果は確認できなかったが、(2)弱い電荷秩序状態での非線形異常Hall効果の観測には成功した。本年度は(2)非線形異常Hall効果に関する実験を進め、Hall電圧が電流のBerry曲率双極子に対する向きに依存した異方性や非相反性を示すこと、電荷秩序強度を反映した温度・圧力依存性を示すことを実験的に確認した。そして有機導体分野における初めてのトポロジカル輸送現象の観測として和文解説記事にまとめた[固体物理57,227(2022)、日本物理学会誌77,233(2022)]。初年度の(2)の成功は、実験では電流磁場中冷却なしに既にドメイン均衡が破れていたことを意味する。そこで(1)電流磁場中冷却について、圧力などの実験条件を変えることによって、（ドメイン境界に沿ったエッジ伝導や境界散乱を反映した）ドメイン配向度の違いによる電気抵抗の温度依存性における変化を調べた。しかし現状では電流磁場中冷却の効果による有意な抵抗変化は検出できていない。今後は急冷時などの残された条件下で電流磁場中冷却の実験を行いドメイン配向制御の検証を行う予定である。

层状有机导体α-(BEDT-TTF)2I3的电子系统在低温下经历相变到空间反转对称性破缺的电荷有序绝缘相。略低于 1.2 GPa 临界压力的弱电荷有序态有望成为具有开放带隙的二维狄拉克电子系统，并且由于有限贝里曲率偶极子而产生的非线性反常霍尔效应和电流感应轨道磁化将出现 [T.Osada 等人，JPSJ89, 103701 (2020)]。然而，在实际系统中，这些电荷在两个随机形成的电荷有序域之间被抵消。在这项研究中，我们（1）验证了利用电流感应磁化打破磁畴平衡的“电流磁场中的冷却方法”，以及（2）尝试演示和演示非线性反常霍尔效应。第一年，（1）我们无法证实电流磁场中的冷却效应，但（2）我们成功地观察到了弱电荷有序态下的非线性反常霍尔效应。今年，我们将继续进行（2）与非线性反常霍尔效应相关的实验，并证明霍尔电压根据电流相对于贝里曲率偶极子的方向表现出各向异性和非互易性，并且霍尔电压表现出各向异性和非互易性。实验证实，表现出反映电荷排序强度的温度和压力依赖性。日本的一篇解释性文章对此进行了总结，作为有机导体领域拓扑输运现象的首次观察[Solid StatePhysics 57, 227 (2022), Journal of the Physical Society of Japan 77, 233 (2022)]。第一年（2）的成功意味着在没有电流磁场冷却的情况下实验中磁畴平衡已经被打破。 (1) 关于电流磁场中的冷却，通过改变压力等实验条件，我们可以研究由于磁畴取向程度的差异（反映边缘传导和沿磁畴边界的边界散射）而导致的电阻温度依赖性的变化我调查了一下。然而，目前尚未检测到由于电流磁场中的冷却效应而导致的显着电阻变化。未来，我们计划在剩余条件下（例如快速冷却期间）进行当前磁场中的冷却实验，以验证磁畴取向控制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

強磁場量子極限下のノーダルライン半金属における量子熱電効果

强磁场量子极限下节线半金属的量子热电效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
長田俊人;越智友崇
通讯作者：
越智友崇

量子極限下の有機Dirac電子系α-(BEDT-TTF)2I3における量子熱電効果

量子极限下有机狄拉克电子体系α-(BEDT-TTF)2I3的量子热电效应

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大塚悠介;金澤直也;平山元昭;松井彬;野本拓也;有田亮太郎;塚﨑敦;市川昌和;川﨑雅司;十倉好紀;長田俊人
通讯作者：
長田俊人

強磁場量子極限下のグラファイト薄膜における量子熱電効果の探索

强磁场量子极限下石墨薄膜量子热电效应探索

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
越智友崇;長田俊人
通讯作者：
長田俊人

有機ディラック電子系におけるトポロジカル輸送

有机狄拉克电子系统中的拓扑输运

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sugiyarto Kristian Handoyo;Onggo Djulia;Akutsu Hiroki;Reddy Varimalla Raghavendra;Sutrisno Hari;Nakazawa Yasuhiro;Bhattacharjee Ashis;長田俊人
通讯作者：
長田俊人

Possible Nonlinear Anomalous Thermoelectric Effect in Organic Massive Dirac Fermion System

有机大规模狄拉克费米子系统中可能存在的非线性反常热电效应

DOI：
10.7566/jpsj.90.053704
发表时间：
2021
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Osada Toshihito;Kiswandhi Andhika
通讯作者：
Kiswandhi Andhika

DOI：
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DOI：
发表时间：
2007
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影响因子：
0
作者：
S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas
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发表时间：
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影响因子：
0
作者：
S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas;Y. Takata;M. Higashiguchi;X. Y. Cui;M. Nagira;Shin-ichi Fujimori;H. Iwasawa;M. Arita;M. Arita
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DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Surf. Sci. 601・18
影响因子：
0
作者：
S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas;Y. Takata;M. Higashiguchi;X. Y. Cui;M. Nagira
通讯作者：
M. Nagira

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DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J. Phys. Chem. Solids 67・5-6
影响因子：
0
作者：
S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas;Y. Takata;M. Higashiguchi;X. Y. Cui;M. Nagira;Shin-ichi Fujimori;H. Iwasawa;M. Arita;M. Arita;T. Hirahara;T. Kinoshita;H.Negishi
通讯作者：
H.Negishi

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超流氦中半导体量子点的光学操控

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发表时间：
2007
期刊：
Proceedings fo SPIE Volume : 6468 Physics and Simulation of Optoelectronic Devices XV
影响因子：
0
作者：
S.Fujiwara;M.Hashimoto;T.Itoh;H.Nakamura;長田俊人;K.Kobayashi;T.Osada;E.Ohmichi;N.Hanasaki;N.Hanasaki;T.Osada;E.Ohmichi;M. Nagira;K. Shimada;X. Y. Cui;K. Terai;Mitsuharu Higashiguchi;T. Saitoh;S. Kaneyoshi;N. Tobita;Y. Miura;J. F. Douglas;Y. Takata;M. Higashiguchi;X. Y. Cui;M. Nagira;Shin-ichi Fujimori;H. Iwasawa;M. Arita;M. Arita;T. Hirahara;T. Kinoshita;H.Negishi;S.Negishi;K.Shimada;R.Eguchi;S-i.Fujimori;K.Shimada;X.Y.Cui;M.Higashiguchi;Y.Miura;M.Sawada;S.Negishi;Y.T.Cui;T.Yokoya;島田賢也;K.Shimada;M.Higashiguchi;A.Ino;K.Yaji;Y.Takata;K.Mimura;Y.Takeda;H.Iwasawa;X.Y.Cui;R.Eguchi;H.Shiozawa;T.Saitoh;K.Iori;K.Shimada;Y.Takata;H.Iwasawa;M.Higashiguchi;島田賢也;K. Shimada;島田賢也;K. Shimada;K. Shimada (Edited by S. Hufner)共著;M.Ashida
通讯作者：
M.Ashida