プレスリリース

2019.01.25

電子相関と高移動度を併せ持つディラック半金属を発見 -高移動度で新機能性を発現する物質開発に期待-:物理工学専攻 山田林介(M1)、有田亮太郎教授、十倉好紀教授ら

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター強相関界面研究グループの藤岡淳客員研究員(筑波大学数理物質系准教授)、強相関物性研究グループの山田林介研修生(東京大学大学院工学系研究科修士課程)、十倉好紀グループディレクター(東京大学大学院工学系研究科教授)らの共同研究グループは、電子間に働くクーロン相互作用(電子相関)が極めて強い場合でも、電子の移動度が極めて高い「ディラック半金属」を発見しました。

本研究成果は、ディラック半金属の理解を深めるとともに、IT機器の省電力化のための新しい電子材料の探索・設計のための新しい指針を示しています。

ディラック半金属では、「ディラック電子」と呼ばれる相対性理論の運動方程式に従う特殊な電子が電気的な性質を担っています。そして、通常の金属とは異なり、エネルギーロスが少ない電流を流す、電子の移動度が極めて高いといった性質があります。

今回、研究グループは、電子相関によってディラック電子のエネルギーを制御できる新しい原理を見いだし、極めて高い移動度のディラック半金属状態がペロブスカイト型結晶構造を持つイリジウム酸カルシウム「CaIrO3(Ca:カルシウム、Ir:イリジウム、O:酸素)」で生じていることを明らかにしました。従来の金属や半導体では通常、電子相関によって電子間の反発が強まると電子の移動度が下がります。そのため、これまで電子相関を強めることは電子の移動度を向上させるとは考えられておらず、この発見はその常識を覆すものです。

本研究は、英国の科学雑誌『Nature Communications』掲載に先立ち、オンライン版(1月21日付け)に掲載されました。

 

プレスリリース本文 :/shared/press/data/setnws_201901251130162462159029_704511.pdf

Nature Communications : https://www.nature.com/articles/s41467-018-08149-y

理化学研究所 : http://www.riken.jp/pr/press/2019/20190125_1/