51探花

【本学研究者情报】

〇【研究当时】金属材料研究所　准教授　木俣基

【発表のポイント】

• カゴメ（笼目）格子をもつ金属物质CsV₃Sb₅で観测される非単调なホール効果について、従来有力视されてきた异常ホール効果ではなく、极めて高い移动度（电子が速く动ける性质）をもつ少数のキャリア（电気を运ぶ粒子）からの寄与で説明できることを明らかにしました。
• 本成果は、キャリアの数や种类を仮定せずに実験データを扱える「移动度スペクトル解析」を大规模フィッティング计算と组み合わせることで得られました。
• 本研究で确立された解析手法は、复雑な电子构造をもつ物质にも広く応用できるため、今后の物性物理学や材料科学の研究において、非常に强力なツールとなることが期待されます。

【概要】

东京大学大学院新领域创成科学研究科の刘苏鹏大学院生、六本木雅生大学院生（研究当时／现在：理化学研究所研究员）、石原滉大助教、桥本顕一郎准教授、芝内孝禎教授らの研究グループは、同大学物性研究所、东北大学金属材料研究所、日本原子力研究开発机构、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、仏エコール?ポリテクニークとの共同研究により、カゴメ格子(注1)と呼ばれる构造をもつ金属物质「CsV₃Sb₅」で観测される非単调なホール効果（注2）の起源を明らかにしました。従来この现象は、ループ状の涡电流による「异常ホール効果」と呼ばれる特殊な电子の振る舞いによるものと考えられてきました。しかし本研究により、非常に高い移动度をもつ少数キャリアが特异なホール効果に大きく関与していることが明らかになりました。この成果は、「移动度スペクトル解析（μスペクトル解析法、注3）」と大规模フィッティング计算を组み合わせることで、これまで解析が困难であった多バンド系物质(金属内に复数のキャリアが存在する物质)におけるキャリアの定量的评価が可能になったことで达成されました。この解析手法は、电子构造が复雑な物质にも広く応用できるため、今后の物性物理学や材料科学の研究において、非常に有用なツールとなることが期待されます。

本研究成果は2025年7月30日付け（现地时间）で、米国科学誌『Physical Review Letters』にオンライン掲载され、Editors' Suggestionに选出されました。

カゴメ金属における移动度スペクトル解析

【用语解説】

（注1）カゴメ格子
日本の伝统的な竹细工である「笼目模様」にちなんで名付けられた、叁角形と六角形が组み合わさった几何学的な格子构造。カゴメ格子をもつ物质では、通常の金属とは异なる电気的?磁気的性质が现れる可能性があり、新しい机能性材料として期待されている。

（注2）ホール効果
电流に垂直な磁场をかけると、电流と磁场の両方に垂直な方向に电圧が生じる现象。通常は磁场に比例して変化する。一方、强磁性体のように自発磁化をもつ物质では、外部磁场がなくてもホール効果が现れ、これを异常ホール効果と呼び、磁场に対して非単调に変化する。异常ホール効果の起源には、物质固有の电子构造に由来して生じるベリー曲率（仮想磁场）による「内因性」机构と、不纯物やスピン散乱に起因する「外因性」机构がある。

（注3）移动度スペクトル解析（μスペクトル解析法）
异なる移动度をもつ复数のキャリアが存在する物质において、それぞれのキャリアを分离して解析できる手法。横轴にキャリアの移动度、縦轴に移动度に対する部分伝导率をとったスペクトルを作成することで、キャリアの数や种类を仮定せずに解析できる。

【论文情报】

雑誌名：Physical Review Letters
題　名：Impact of Tiny Fermi Pockets with Extremely High Mobility on the Hall Anomaly in the Kagome Metal CsV₃Sb₅
著者名：S. Liu*, M. Roppongi, M. Kimata, K. Ishihara, R. Grasset, M. Konczykowski, B. R. Ortiz, S. D. Wilson, K. Yoshimi, T. Shibauchi*, K. Hashimoto*
DOI:

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所（现：日本原子力研究开発机构）
研究副主幹　木俣 基
E-mail: motoi.kimata.b4*alumni.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
TEL: 022-215-2144
E-mail: press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）