]]>「FIB微細加工と三次元ベクトル強磁場を用いた物性研究」木俣 基 氏
http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/jpshk/seminar/20231226.htm
日本物理学会北海道支部講演会講演題目: FIB微細加工と三次元ベクトル強磁場を用いた物性研究講 師 : 木俣 基氏 東北大金研日 時 : 2023年12月26日(火) 17:00-18:00場 所 : 北海道大学理学部2号館 2-211(ハイブリッド)要 旨 :時間と空間の反転対称性が同時に破れた系では、固体中の電気と磁気の結合現象が生じることが知られている。代表例は磁性絶縁体における磁性と電気分極の交差相関でありマルチフェロイクスとして盛んに研究されてきた。一方、伝導系物質では電気分極が伝導電子によって遮蔽されるため電気分極は存在しない。そのためどのような形態の電気磁気結合が生じるのか自明ではなかったが、近年、電流誘起磁化[1-3]や非相反伝導[4-7]等の金属に特有な電気磁気結合が観測され注目を集めている。最近我々は、集束イオンビーム(FIB)を用いて単結晶を微細加工することで抵抗測定の精度を上げ、非相反抵抗の定量評価やパルス強磁場中での精密輸送測定を行っている。今回の発表では FIB による単結晶微細加工を用いた最近の進展を概観するとともに,この技術を活用した実験例として,ジグザグ反強磁性体におけるゼロ磁場での自発的な巨大非相反抵抗と反強磁性ドメインの可視化,パルス強磁場下におけるスピン三重項超伝導体の精密抵抗測定[8]などについて紹介する。また東北大学金属材料研究所の強磁場施設は、20 T以上の定常強磁場を提供できる国内唯一の施設であり、マグネット冷却に液体ヘリウムを使わない無冷媒強磁場マグネットなど、高磁場を数日オーダーで維持可能な世界的にも特徴ある装置群を有している。我々は、この定常強磁場環境のメリットを最大限活用するため、二軸回転機構を組み合わせた「三次元ベクトル強磁場」を構築して研究を行っている。特にこれまで主体であった抵抗測定[9-11]のみならず、NMR[12]や交流磁化率[13]、比熱、超音波、高圧下実験等の多様な実験が可能となっている。これまでの実験例や今後の展開を紹介する。[1] T. Furukawa et al., Nat. Commun. 8, 954 (2017).[2] H. Saito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018).[3] Y. Nabei et al., Appl. Phys. Lett. 117, 052408 (2020).[4] T. Ideue et al., Nat. Phys. 13, 578–583 (2017).[5] R. Aoki et al., Phys. Rev. Lett. 122, 057206 (2019).[6] K. Ota et al., arXiv:2205.05555.[7] K. Sudo, et. al., Phys. Rev. B., 108, 125137 (2023).[8] T. Helm, et al., arXiv:2207.08261.[9] M. Kimata et al., Appl. Phys. Lett. 116, 192402 (2020).[10] K. Nakagawa et al., Phys. Rev. B 107, L180405 (2023).[11] K. Sugi et al., Phys. Rev. B 108, 064434 (2023).[12] K. Kinjo et al., Phys. Rev. B 107, L060502 (2023).[13] H. Sakai et al., Phys. Rev. Lett. 130, 196002 (2023).世話人: 柳澤達也(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)北海道大学大学院理学研究院支部講演会JPS Hokkaidoi Branch (mailto:tatsuya@phys.sci.hokudai.ac.jp)2023-12-26T00:00+09:00
日本物理学会北海道支部講演会
講演題目: FIB微細加工と三次元ベクトル強磁場を用いた物性研究
講 師 : 木俣 基氏
東北大金研
日 時 : 2023年12月26日(火) 17:00-18:00
場 所 : 北海道大学理学部2号館 2-211(ハイブリッド)
要 旨 :
時間と空間の反転対称性が同時に破れた系では、固体中の電気と磁気の結合現象が生じることが知られている。代表例は磁性絶縁体における磁性と電気分極の交差相関でありマルチフェロイクスとして盛んに研究されてきた。一方、伝導系物質では電気分極が伝導電子によって遮蔽されるため電気分極は存在しない。そのためどのような形態の電気磁気結合が生じるのか自明ではなかったが、近年、電流誘起磁化[1-3]や非相反伝導[4-7]等の金属に特有な電気磁気結合が観測され注目を集めている。
最近我々は、集束イオンビーム(FIB)を用いて単結晶を微細加工することで抵抗測定の精度を上げ、非相反抵抗の定量評価やパルス強磁場中での精密輸送測定を行っている。今回の発表では FIB による単結晶微細加工を用いた最近の進展を概観するとともに,この技術を活用した実験例として,ジグザグ反強磁性体におけるゼロ磁場での自発的な巨大非相反抵抗と反強磁性ドメインの可視化,パルス強磁場下におけるスピン三重項超伝導体の精密抵抗測定[8]などについて紹介する。
また東北大学金属材料研究所の強磁場施設は、20 T以上の定常強磁場を提供できる国内唯一の施設であり、マグネット冷却に液体ヘリウムを使わない無冷媒強磁場マグネットなど、高磁場を数日オーダーで維持可能な世界的にも特徴ある装置群を有している。我々は、この定常強磁場環境のメリットを最大限活用するため、二軸回転機構を組み合わせた「三次元ベクトル強磁場」を構築して研究を行っている。特にこれまで主体であった抵抗測定[9-11]のみならず、NMR[12]や交流磁化率[13]、比熱、超音波、高圧下実験等の多様な実験が可能となっている。これまでの実験例や今後の展開を紹介する。
[1] T. Furukawa et al., Nat. Commun. 8, 954 (2017).
[2] H. Saito et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033702 (2018).
[3] Y. Nabei et al., Appl. Phys. Lett. 117, 052408 (2020).
[4] T. Ideue et al., Nat. Phys. 13, 578–583 (2017).
[5] R. Aoki et al., Phys. Rev. Lett. 122, 057206 (2019).
[6] K. Ota et al., arXiv:2205.05555.
[7] K. Sudo, et. al., Phys. Rev. B., 108, 125137 (2023).
[8] T. Helm, et al., arXiv:2207.08261.
[9] M. Kimata et al., Appl. Phys. Lett. 116, 192402 (2020).
[10] K. Nakagawa et al., Phys. Rev. B 107, L180405 (2023).
[11] K. Sugi et al., Phys. Rev. B 108, 064434 (2023).
[12] K. Kinjo et al., Phys. Rev. B 107, L060502 (2023).
[13] H. Sakai et al., Phys. Rev. Lett. 130, 196002 (2023).
世話人: 柳澤達也
(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)
北海道大学大学院理学研究院
]]>「鉄ヒ素超伝導体Ba(Fe_1-x_Co_x_)_2_As_2_における多極子揺らぎによる量子臨界性」根本 祐一 氏
http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/jpshk/seminar/20230803.htm
日本物理学会北海道支部講演会講演題目: 鉄ヒ素超伝導体Ba(Fe_1-x_Co_x_)_2_As_2_における多極子揺らぎによる量子臨界性講 師 : 根本 祐一氏 新潟大院自然日 時 : 2023年8月3日(木)17:00-18:00場 所 : 北海道大学理学部2号館 2-211(ハイブリッド)要 旨 :BaFe2As2にCoで電子ドープすると,Ts = 140 K付近の構造相転移と反強磁性転移が抑制されていき,Co濃度x = 0.03〜0.12で超伝導を示す[1]。構造相転移の量子臨界点(QCP) x = 0.06付近で最大の超伝導転移温度Tsc = 25 Kをもつ。構造相転移は,フェルミ準位近傍のFe2+ (dy’z, dzx’)の2重縮退軌道がもつ四極子の強的秩序によって発生すると考えられる。自然にQCPでの四極子揺らぎと超伝導との関連にも興味が湧く。これまで,電気四極子を直接観測できる超音波実験が精力的に行われた[2-4]。四極子Ox’2-y’2による構造相転移を示すアンダードープx = 0.036では,Tsに向かって弾性定数C66の巨大ソフト化と,超音波吸収係数a66の発散的増大が観測される。他方,構造相転移を示さず超伝導のみを示すオーバードープx = 0.071では,C66のソフト化が超伝導で折れ曲がって停止するのに対し,alpha66はTscに向かって発散的増大を示した。これを説明するため,2電子からなる電気十六極子Hzaと回転wxyとの結合モデルを導き,超伝導と同時に強十六極子秩序が起きていることを報告した[5]。さらに,QCP近傍のx = 0.06での超音波実験を詳細に行った結果,alpha66はx = 0.071と同様にTscに向かって発散的な増大を示した。得られた緩和時間tの臨界指数z nuは,x = 0.071での平均場的なz nu =1に比べて顕著に大きいz nu = 3で50 K以下の温度依存性を再現した[6]。QCP近傍での臨界指数の特異性は,電子系が担う電気四極子と電気十六極子の量子揺らぎが本質的である可能性を浮立たせている[7]。研究の蓄積がある歪みフォノンと電子系との相互作用に加え,回転フォノンを無視できない量子効果の検証が必要となっており,対称・非対称力学を実証するのに有効な超音波実験による取り組みを進めている。[1] S. Nandi et al., Phys. Rev. Lett. 104, 057006 (2010).[2] R. M. Fernandes et al., Phys. Rev. Lett. 105, 157003 (2010).[3] T. Goto et al., J. Phys. Soc. Jpn. 80, 073702 (2011).[4] M. Yoshizawa et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 024604 (2012).[5] R. Kurihara et al., J. Phys. Soc. Jpn. 86, 064706 (2017).[6] H. Sato et al., JPS Conference Proceedings 30, 011052 (2020).[7] A. V. Maharaj et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114, 13430 (2017).世話人: 柳澤達也(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)北海道大学大学院理学研究院支部講演会JPS Hokkaidoi Branch (mailto:tatsuya@phys.sci.hokudai.ac.jp)2023-12-26T00:00+09:00
日本物理学会北海道支部講演会
[1] S. Nandi et al., Phys. Rev. Lett. 104, 057006 (2010).
[2] R. M. Fernandes et al., Phys. Rev. Lett. 105, 157003 (2010).
[3] T. Goto et al., J. Phys. Soc. Jpn. 80, 073702 (2011).
[4] M. Yoshizawa et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 024604 (2012).
[5] R. Kurihara et al., J. Phys. Soc. Jpn. 86, 064706 (2017).
[6] H. Sato et al., JPS Conference Proceedings 30, 011052 (2020).
[7] A. V. Maharaj et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114, 13430 (2017).
世話人: 柳澤達也
(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)
北海道大学大学院理学研究院
]]>「Deep-UV optical studies of two-dimensional materials」Prof. Hsiang-Lin Liu氏
http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/jpshk/seminar/20231106.htm
日本物理学会北海道支部講演会講演題目: Deep-UV optical studies of two-dimensional materials講 師 : Prof. Hsiang-Lin Liu氏 Department of Physics, National TaiwanNormal University日時: 2023年11月6日(月) 17:00-18:00場 所 : 北海道大学理学部2号館 2-211要 旨 :We present the deep-UV optical studies of two-dimensional materials,including graphene and transition metal dichalcogenides. Ourexperimental techniques are deep-UV Raman and spectroscopic ellipsometry.First, the Raman intensities from the second-order phonon modes ofmonolayer graphene and monolayer MoS2 and WS2 are revealed to bedecreased or enhanced anomalously by the deep-UV excitation wavelength[1-3]. We demonstrate theoretically that such resonant behaviorcorrelates with the absorption properties and electron-phononinteractions in these materials. Second, the optical absorption spectraof monolayer and bilayer graphene exhibit two broad bands over the UVspectral region. Based on the first-principles calculations, we assignthe observed two absorptions to an excitonic transition at the saddlepoint (M) in the band structures and collective excitations of thesurface plasmons [4,5]. These results advance our understanding of thedouble resonance Raman scattering process, quasiparticle band structures,and collective excitations of two-dimensional materials. 1] H. L. Liu*, S. Siregar, E. H. Hasdeo, Y. Kumamoto, C. C. Shen, C. C.Cheng, L. J. Li, R. Saito, and S. Kawata, “Deep-ultraviolet Ramanscattering studies of monolayer graphene thin films”, Carbon 81,807-813 (2015).[2] H. L. Liu*, H. Guo, T. Yang, Z. Zhang, Y. Kumamoto, C. C. Shen, Y. T.Hsu, L. J. Li, R. Saito, and S. Kawata, “Anomalous lattice vibrationsof monolayer MoS2 probed by ultraviolet Raman scattering”, PhysicalChemistry Chemical Physics 17, 14561-14568 (2015).[3] H. L. Liu*, T. Yang*, Y. Tatsumi, Y. Zhang, B. Dong, H. Guo, Z.Zhang, Y. Kumamoto, M. Y. Li, L. J. Li, R. Saito, and S.Kawata,“Deep-ultraviolet Raman scattering spectroscopy of monolayerWS2”, Scientific Reports 8, 11398-1~10 (2018).[4] D. P. Gulo, N. T. Hung, T. J. Yang, G. J. Shu, R. Saito, and H. L.Liu*, “Exploring unusual temperature-dependent optical properties ofgraphite single crystals by spectroscopic ellipsometry”, Carbon 197,485-493 (2022).[5] H. L. Liu*, B. D. Annawati, N. T. Hung, D. P. Gulo, P.Solis-Fernandez, K. Kawahara, H. Ago, and R. Saito, “Interference ofexcitons and surface plasmons in the optical absorption spectra ofmonolayer and bilayer graphene”, Physical Review B 107, 165421-1~10(2023). 世話人: 柳澤達也(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)北海道大学大学院理学研究院支部講演会JPS Hokkaidoi Branch (mailto:tatsuya@phys.sci.hokudai.ac.jp)2023-11-06T00:00+09:00
日本物理学会北海道支部講演会
講演題目: Deep-UV optical studies of two-dimensional materials
講 師 : Prof. Hsiang-Lin Liu氏
Department of Physics, National Taiwan
Normal University
日時: 2023年11月6日(月) 17:00-18:00
場 所 : 北海道大学理学部2号館 2-211
要 旨 :
We present the deep-UV optical studies of two-dimensional materials,
including graphene and transition metal dichalcogenides. Our
experimental techniques are deep-UV Raman and spectroscopic ellipsometry.
First, the Raman intensities from the second-order phonon modes of
monolayer graphene and monolayer MoS2 and WS2 are revealed to be
decreased or enhanced anomalously by the deep-UV excitation wavelength
[1-3]. We demonstrate theoretically that such resonant behavior
correlates with the absorption properties and electron-phonon
interactions in these materials. Second, the optical absorption spectra
of monolayer and bilayer graphene exhibit two broad bands over the UV
spectral region. Based on the first-principles calculations, we assign
the observed two absorptions to an excitonic transition at the saddle
point (M) in the band structures and collective excitations of the
surface plasmons [4,5]. These results advance our understanding of the
double resonance Raman scattering process, quasiparticle band structures,
and collective excitations of two-dimensional materials.
1] H. L. Liu*, S. Siregar, E. H. Hasdeo, Y. Kumamoto, C. C. Shen, C. C.
Cheng, L. J. Li, R. Saito, and S. Kawata, “Deep-ultraviolet Raman
scattering studies of monolayer graphene thin films”, Carbon 81,
807-813 (2015).
[2] H. L. Liu*, H. Guo, T. Yang, Z. Zhang, Y. Kumamoto, C. C. Shen, Y. T.
Hsu, L. J. Li, R. Saito, and S. Kawata, “Anomalous lattice vibrations
of monolayer MoS2 probed by ultraviolet Raman scattering”, Physical
Chemistry Chemical Physics 17, 14561-14568 (2015).
[3] H. L. Liu*, T. Yang*, Y. Tatsumi, Y. Zhang, B. Dong, H. Guo, Z.
Zhang, Y. Kumamoto, M. Y. Li, L. J. Li, R. Saito, and S.
Kawata,“Deep-ultraviolet Raman scattering spectroscopy of monolayer
WS2”, Scientific Reports 8, 11398-1~10 (2018).
[4] D. P. Gulo, N. T. Hung, T. J. Yang, G. J. Shu, R. Saito, and H. L.
Liu*, “Exploring unusual temperature-dependent optical properties of
graphite single crystals by spectroscopic ellipsometry”, Carbon 197,
485-493 (2022).
[5] H. L. Liu*, B. D. Annawati, N. T. Hung, D. P. Gulo, P.
Solis-Fernandez, K. Kawahara, H. Ago, and R. Saito, “Interference of
excitons and surface plasmons in the optical absorption spectra of
monolayer and bilayer graphene”, Physical Review B 107, 165421-1~10
(2023).
世話人: 柳澤達也
(tatsuya@cris.hokudai.ac.jp)
北海道大学大学院理学研究院
]]>「Band-center metal-insulator transition in bond-disordered graphene」Soumya Bera氏
http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/jpshk/seminar/20231010.htm
日本物理学会北海道支部講演会講演題目: Band-center metal-insulator transition in bond-disordered graphene講 師 : Soumya Bera氏 インド工科大学ボンベイ校日時: 2023年10月10日(火) 16:30〜17:30場 所 : 工学部 オープンホール要 旨 :We study the transport properties of a tight-binding model of non-interacting fermions with random hopping on the honeycomb lattice. At the particle-hole symmetric chemical potential, the absence of diagonal disorder (random onsite potentials) places the system in the well-studied chiral orthogonal universality class of disordered fermion problems, which are known to exhibit both a critical metallic phase and a dimerization-induced localized phase. Here, our focus is the behavior of the two-terminal conductance and the Lyapunov spectrum in quasi-1D geometry near the dimerization-driven transition from the metallic to the localized phase. For a staggered dimerization pattern on the square and honeycomb lattices, we find that the renormalized localization lengthξ/M (M denotes the width of the sample) and the typical conductance display scaling behavior controlled by a crossover length-scale that diverges with exponent ν≈1.05(5) as the critical point is approached.世話人: 小布施 秀明(hideaki.obuse@eng.hokudai.ac.jp)北海道大学大学院工学研究院応用物理学部門支部講演会JPS Hokkaidoi Branch (mailto:tatsuya@phys.sci.hokudai.ac.jp)2023-10-10T00:00+09:00
日本物理学会北海道支部講演会
講演題目: Band-center metal-insulator transition in bond-disordered graphene
講 師 : Soumya Bera氏
インド工科大学ボンベイ校
日時: 2023年10月10日(火) 16:30〜17:30
場 所 : 工学部 オープンホール
要 旨 :
We study the transport properties of a tight-binding model of non-interacting fermions with random hopping on the honeycomb lattice. At the particle-hole symmetric chemical potential, the absence of diagonal disorder (random onsite potentials) places the system in the well-studied chiral orthogonal universality class of disordered fermion problems, which are known to exhibit both a critical metallic phase and a dimerization-induced localized phase. Here, our focus is the behavior of the two-terminal conductance and the Lyapunov spectrum in quasi-1D geometry near the dimerization-driven transition from the metallic to the localized phase. For a staggered dimerization pattern on the square and honeycomb lattices, we find that the renormalized localization lengthξ/M (M denotes the width of the sample) and the typical conductance display scaling behavior controlled by a crossover length-scale that diverges with exponent ν≈1.05(5) as the critical point is approached.