強相関界面研究グループ

主宰者

主宰者名 川﨑 雅司 Masashi Kawasaki
学位 工学博士
役職 グループディレクター
略歴
1989東京大学大学院工学系研究科化学エネルギー工学専攻 博士課程修了
1989米国 IBMワトソン研究所 博士研究員
1991東京工業大学 助手
1997東京工業大学 助教授
2001東北大学金属材料研究所 教授
2007理化学研究所 交差相関超構造研究チーム チームリーダー
2010同 強相関界面デバイスチーム チームリーダー
2011東京大学大学院工学系研究科量子相エレクトロニクス研究センター 教授 (現職)
2013理化学研究所 創発物性科学研究センター 副センター長 (現職)
2013同 強相関物理部門 強相関界面研究グループ グループディレクター (現職)

研究室概要

当グループでは、運動量空間と実空間の双方において電子構造に幾何学的(トポロジカル)な特異性を持つトポロジカル物質の薄膜や界面を研究対象としている。これらの固体中では、従来の古典力学の理解の範疇を超えた非自明な効果が電子の運動に創発する。実空間の磁気渦や運動量空間の磁気単極子は巨大なホール効果に、光励起された分極結晶ではシフト電流による効率的な光電効果が生じる。これらの電子流は非散逸性が高いと期待でき、この電子流に情報やエネルギーを乗せて運ぶ新規デバイスを設計して実証し、トポロジカルエレクトロニクスという新たな分野を切り拓く。

研究分野

物理学、工学、化学、材料科学

キーワード

トポロジカルエレクトロニクス
薄膜・界面
トポロジカル物質
非自明光電効果
非自明ホール効果

研究紹介

磁気単極子による磁性半導体の電子伝導制御

磁性と伝導の電気的制御が同時に可能となる「磁性半導体」は、新たな低消費電力のスピントロニクス素子候補材料として期待されている。また、電子濃度を容易に制御できる磁性半導体は、異常ホール効果を電気的に制御できるため、応用の観点から注目されている。

運動量空間において「磁気単極子」を創発する「ワイル・ノード」と呼ばれるバンド交差により、異常ホール効果の起源の1つである「内因性異常ホール効果」を定量的に説明できることが知られている。今回、反強磁性EuTiO3半導体において、薄膜の高品質化により、これまでは観測できなかった新しい異常ホール効果を発見した。

外部磁場により強磁性にユーロピウム(Eu)の磁気モーメントがそろう過程で、異常ホール効果が磁化に比例する通常の振る舞いから明らかに逸脱する現状を発見した。そしてこの現象は、ゼーマン分裂がわずかに変化しただけで、ワイル・ノードが創発する磁気単極子のエネルギー位置が変化してフェルミ準位を通過し、電子の軌道を変調するためであることを解明した。

運動量空間の磁気単極子(朱色の球)によって変調を受ける電子の運動の概念図

 

メンバー一覧

川﨑 雅司 Masashi Kawasaki

グループディレクター m.kawasaki[at]riken.jp R
高橋 圭 Kei Takahashi 上級研究員 kei.takahashi[at]riken.jp R

中村 優男 Masao Nakamura

上級研究員 masao.nakamura[at]riken.jp R

Denis Maryenko

研究員 maryenko[at]riken.jp
松野 丈夫 Jobu Matsuno 客員研究員 R

研究紹介記事