2018年07月23日

理研ら，異常ホール効果が磁化に伴い様々な値をとることを発見

著者： sugi

理化学研究所（理研），東京大学らの研究グループは，「磁性半導体」チタン酸ユーロピウム（EuTiO₃）の高品質単結晶薄膜を作製し，通常は磁化に比例する異常ホール効果の値が，磁化に伴ってさまざまな値をとることを見いだした（ニュースリリース）。

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，「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，研究グループは，反強磁性から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した通常の値には縛られない振る舞いをすることを発見した。

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，電子の軌道を変調するためであることを解明した。EuTiO₃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するとともに，その起源がバンド交差点のワイル・ノードであることを定量的に明らかにした。

研究グループは，このように電子移動の大きな酸化物薄膜では，今後もバンド構造に由来するさまざまな新現象を発見できると期待できるとするとともに，ワイル・ノードに対するフェルミエネルギーの位置を電気的に制御できれば，スピンの向きのそろった電子の運動を左右に振り分ける新しいスピントロニクス機能のデバイス実証が可能になるとしている。

キーワード：

記事一覧

東北大ら、円偏光を用いた共鳴非弾性X線散乱による磁区識別法を開発

東北大学、早稲田大学、大阪公立大学は、円偏光を用いた共鳴非弾性X線散乱（RIXS）による新たな磁区識別法を開発した（ニュースリリース）。交替磁性体は全体としての磁化がゼロでありながら、スピンの分極した電子バンドを持つた…
2025.11.26
京大，スピン歳差運動をテラヘルツ光で読み出す技術を開発

京都大学の研究グループは，強磁性体におけるスピン（磁化）歳差運動の情報を，テラヘルツ（THz）光の偏光回転として直接読み出すことに成功した（ニュースリリース）。近年，情報処理技術の高速化と省電力化を目指し，電子のスピン…
2025.11.06
京大，磁化歳差をテラヘルツ光で読み出す技術を開発

京都大学の研究グループは，強磁性体におけるスピン（磁化）歳差運動の情報を，テラヘルツ（THz）光の偏光回転として直接読み出すことに成功した（ニュースリリース）。従来，磁化の超高速ダイナミクスの検出には，磁気光学効果やT…
2025.10.30
北大，光の回転が物質を動かす仕組みを解明

北海道大学の研究グループは，光が物質に与える，回転の力（光トルク）の源である角運動量を，スピンと軌道の二つに分け，それぞれの損失量を個別に測定・解析できる新たな理論を提案した（ニュースリリース）。光には，まっすぐ進むだ…
2025.06.10
東北大ら，反磁性体だが磁性を持つ薄膜を放射光分光

東北大学，高エネルギー加速器研究機構，量子科学技術研究開発機構，台湾同歩輻射研究中心，仏ロレーヌ大学，仏SOLEIL放射光施設は，クロムを含む反強磁性体Cr2Se3に着目し，分子線エピタキシー法によってグラフェン上にCr…
2025.04.22
京大ら，光電流の計測によりスピンの読み出しを実現

京都大学，量子科学技術研究開発機構（QST），電力中央研究所は，4H型炭化ケイ素（SiC）結晶中の原子の抜け穴に存在する一つの電子スピンの情報を，光照射により発生する光電流の計測（PDMR法）によって，室温下で電気的に読…
2025.04.21
東北大ら，半導体内の電子スピン波をSLMで制御

東北大学，筑波大学，東京理科大学は，プログラム可能な空間光変調器（SLM）を用いた構造化光を利用し，ガリウム・ヒ素（GaAs）/アルミニウム・ガリウム・ヒ素（AlGaAs）の量子井戸中に任意の電子スピン波を直接転写するこ…
2025.04.11
東北大ら，波と光が強結合した状態を室温で実現

東北大学，京都工芸繊維大学，京都大学，理化学研究所は，金属のらせん構造と磁石で構成されるメタマテリアルを用いて，室温で光（マイクロ波）と磁石が極めて強く結合した状態を実現した（ニュースリリース）。超伝導量子ビットを用い…
2025.02.04