トポロジカル絶縁体におけるスピンロックの検出

拓扑绝缘体中自旋锁的检测

• 批准号: 15J05303
• 负责人: 松井 一樹
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Sophia University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05303/
• 关键词: トポロジカル絶縁体; NMR; μSR; μＳＲ; スピンロック; ＮＭＲ

これまで測定を行ってきたトポロジカル絶縁体試料の表面磁化については，施設の検出限界内では観測できなかった．この原因は実験を行ったPSI研究所（スイス）の測定精度が公称値よりも遥かに低く，重要な表面数ナノメートル領域を低エネルギーミュオンで見ようとすると大きなアーティファクトが生じたためである．なお，このこと自体，施設側も認識していなかった新しい発見である．本系のように生じる磁化が微小であると見積もられる場合は特に，ミュオン停止位置の詳細な解析かそれに相当する解析の手法を確立する必要がある．そのため，本年度は主にμSRを用いて研究が進められておりNMRによる相補的な検証が進められている，3次元相関のあるダイマー系NH4CuCl3について研究を進め，今後必要になるμSRスペクトルの解析方法についての知見を得た．NH4CuCl3は零磁場でギャップレスであり，磁場印加に応じてギャップが開閉することで二段階の磁化プラトーを持つ点が特徴である．我々は強磁場μSR・1H-NMRによって検証を試みた．単結晶試料を用い，TF-μSR測定についてはPSIのHAL9500において， NMRについては本研究室の超伝導マグネットを用いて，いずれも8 Tの強磁場下までの磁場範囲において測定を行い，プラトー内外の内部磁場の変化の温度・磁場依存性を調べた．NMRスペクトル測定により，結晶学的に等価だったダイマーが磁気的に非等価になっていることが明らかとなった．また，横磁化の秩序化があることも明らかになった．NMRスペクトルの解析から得られた磁気構造をもとにμSR測定の結果を解析したところ，ミュオンは陰イオンサイト近傍に停止して内場をプローブしているとして矛盾がないことが分かった．NMRとμSRを相補的に用いることにより，ミュオンの停止位置について，解析の指針が得られた．

迄今为止，我们测量的拓扑绝缘体样品的表面磁化强度还无法在设备的检测范围内观察到。其原因在于，进行实验的PSI实验室（瑞士）的测量精度远低于标称值，并且在试图以低的分辨率观察几个纳米的重要表面积时出现了较大的伪影。 -能量μ子。这本身就是一个新发现，但该设施本身并没有意识到。特别是当像该系统那样估计产生的磁化强度很小时，有必要建立μ子停止位置的详细分析或等效分析方法。因此，今年我们将继续研究具有三维相关性的二聚体系统NH4CuCl3，主要使用μSR和NMR进行补充验证来研究它。 NH4CuCl3 在零磁场下是无间隙的，其特点是由于间隙响应于施加的磁场而打开和关闭而具有两阶段磁化平台。我们尝试使用强磁场μSR/1H-NMR进行验证。使用单晶样品，使用 PSI 的 HAL9500 进行 TF-μSR 测量，并使用我们实验室的超导磁体在高达 8 T 的磁场范围内进行 NMR 测量。我们研究了内部变化对温度和磁场的依赖性。的磁场。核磁共振波谱显示晶体学等效的二聚体现在在磁性上不等效。还发现存在横向磁化强度的排序。当我们根据NMR谱分析获得的磁结构来分析μSR测量结果时，我们发现μ子​​停在阴离子位点附近并探测内部场并不矛盾。通过以互补的方式使用 NMR 和 μSR，我们能够获得 μ 子停止位置分析的指南。

项目成果

Low-energy μSR study on the thin-film of tetradymite topological insulator Bi1.5Sb0.5TeSe2

辉辉石拓扑绝缘体Bi1.5Sb0.5TeSe2薄膜的低能μSR研究

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Matsui; T. Goto; T. Adachi; T. Ohtsuki; N. H. Tu; Y. Tanabe; K. Tanigaki; I. Watanabe; Z. Salman; A. Suter;T. Prokscha
• 通讯作者: T. Prokscha

High field 1H-NMR study around a 1/4 plateau of quantum spin dimer system NH4CuCl3

量子自旋二聚体系统 NH4CuCl3 1/4 平台周围的高场 1H-NMR 研究

• DOI: 10.1088/1742-6596/828/1/012011
• 发表时间: 2017
• 作者: K. Matsui; M. Fujisawa; H. Tanaka; R. Scheuermann;T. Goto
• 通讯作者: T. Goto

19F-NMR study on the Equilateral Triangular Spin Tube CsCrF4

等边三角形自旋管CsCrF4的19F-NMR研究

• DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.094
• 发表时间: 2015
• 作者: Kazuki Matsui; Takayuki Goto; Hirotaka Manaka;Yoko Miura
• 通讯作者: Yoko Miura

Low-energy μSR study on the tetradymite topological insulator Bi1.5Sb0.5TeSe2

碲辉石拓扑绝缘体Bi1.5Sb0.5TeSe2的低能μSR研究

• 发表时间: 2015
• 作者: K. Matsui; T. Goto; T. Adachi; T. Ohtsuki; H. Tu; Y. Tanabe; I. Watanabe; Z. Salman; A. Suter; T. Prokscha
• 通讯作者: T. Prokscha

133 Cs-NMR Study on the Ground State of the Equilateral Triangular Spin Tube CsCrF 4

133 Cs-NMR研究等边三角形自旋管CsCrF 4 的基态

• DOI: 10.1088/1742-6596/969/1/012108
• 发表时间: 2018
• 作者: K Matsui;T Goto;H Manaka;Y Miura
• 通讯作者: Y Miura