強相関トポロジカル絶縁体における表面効果と圧力スイッチング効果

强相关拓扑绝缘体中的表面效应和压力切换效应

基本信息

批准号：
22KJ2630
负责人：
吉田章吾
金额：
$ 1.09万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2630/
关键词：
トポロジカル近藤絶縁体強相関電子系磁性サマリウム

项目摘要

＜研究①＞　高圧下SmSは、圧力印加にともない常磁性半導体から反強磁性金属へと転移する。半導体領域はトポロジカル絶縁体特性が現れると予想されている。まず、高圧下SmSのバルクの電子状態を解明するために、磁化測定用対向アンビル型圧力容器を用いて、最大2.6 GPaまでの直流帯磁率測定に初めて成功した。圧力誘起非磁性－磁性転移の臨界圧力1.9 GPa以上の圧力下においても、低温でCurie的な帯磁率の増大は確認できず、SmSはSm-f電子の局在性を示す実験証拠が全く得られない状況で磁気秩序を示す、ランタノイド化合物では極めて希な物質であることが分かった。次に、トポロジカル絶縁体相が期待される圧力である1.5 GPaにおいて、核スピン－格子緩和時間（T1）の詳細な測定と解析を行った。低温ではT1に複数の成分が観測されたが、最小二乗法では詳細な解析が困難であったため、測定値の成分分離に長けたベイズ推定の手法を核磁気緩和曲線の解析に初めて導入した。常圧下SmSにおける核磁気緩和曲線を対象として解析手法の評価を行うことで適切な解析手法を構築した。この手法を用いることで1.5 GPaにおける1/T1とその分布の温度依存性を得ることができ、低温で小さなギャップが形成され、同時にT1に連続的な分布が生じることを明らかにした。高圧下SmSのNMRスペクトルは1つのlorentzianでフィットできず、2つのlorentzianの足し合わせの形状が観測されていた。微細な構造を調べるために行ったNMRスペクトルの磁場依存性から、高圧下SmSの格子の異常を示唆する結果を得た。

<研究1> 高压下的SmS随着压力的施加而从顺磁性半导体转变为反铁磁性金属。半导体区域有望表现出拓扑绝缘体特性。首先，为了阐明高压下SmS的体电子态，我们使用对置砧型压力容器进行磁化测量，首次成功测量了高达2.6 GPa的直流磁化率。即使在高于 1.9 GPa 的压力（压力引起的非磁-磁转变的临界压力）下，在低温下也无法证实磁化率出现类似居里的增加，并且没有获得 Sm-f 电子局域化的实验证据。人们发现，这是一种极其罕见的镧系化合物，在无法控制的情况下表现出磁序。接下来，我们在 1.5 GPa（预期出现拓扑绝缘体相的压力）下对核自旋晶格弛豫时间 (T1) 进行了详细测量和分析。在低温下，T1中观察到多种成分，但使用最小二乘法难以进行详细分析，因此首次使用善于分离测量值成分的贝叶斯估计来分析核磁弛豫曲线。通过对常压下SmS的核磁弛豫曲线的分析方法进行评价，开发出合适的分析方法。利用该方法，我们获得了1.5 GPa下1/T1的温度依赖性及其分布，发现在低温下形成了一个小间隙，同时T1出现了连续分布。 SmS在高压下的NMR谱无法用一个洛伦兹拟合，观察到了两个洛伦兹相加的形状。根据用于研究精细结构的 NMR 谱的磁场依赖性，我们获得了表明高压下 SmS 晶格异常的结果。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

The 29th International Conference on Low Temperature Physics

第29届国际低温物理会议

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Bayesian Approach to T1 Analysis in NMR Spectroscopy with Applications to Solid State Physics

核磁共振波谱中 T1 分析的贝叶斯方法及其在固体物理中的应用

DOI：
10.7566/jpsj.92.054002
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
1.7
作者：
Ueda Hajime;Katakami Shun;Yoshida Shogo;Koyama Takehide;Nakai Yusuke;Mito Takeshi;Mizumaki Masaichiro;Okada Masato
通讯作者：
Okada Masato

Unique Nonmagnetic-Magnetic Transition in Sm-Based Compounds: 33S-NMR Study on SmS

Sm基化合物中独特的非磁-磁转变：SmS的33S-NMR研究