物性セミナー/2024-4-19

2024年夏学期第1回物性セミナー

題目テラヘルツ分光で調べる光誘起異常Hall効果とスピンHall効果の微視的メカニズム

日時 2024年 4月 19日(金) 午後4時50分-6時15分前後

場所オンライン

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磁性体のように物質自身が時間反転対称性を破った系では、外部磁場をかけなくてもバイアス電場とは横方向に電流が生じる。これは異常Hall効果と呼ばれ、その微視的メカニズムは電子のバンドのトポロジーと深く結びついているため盛んに研究が行われてきた。最近では円偏光を照射して時間反転対称性を破ることで生じる光誘起異常Hall効果も注目を集めている。これは磁性体に限らず極めて普遍的に生じうる現象であり、スピントロニクスやバレートロニクス、Floquetエンジニアリングといったキーワードとも深く関わっている。しかしメカニズムは非常に複雑で、包括的に理解するための研究はこれまで行われていなかった。本セミナーでは、テラヘルツ分光を使って異常Hall効果を調べてきた我々の研究成果を紹介する。試料を透過したテラヘルツパルスの偏光回転を精密に計測することで、異常Hall伝導度をテラヘルツ帯のスペクトルとして計測してその周波数依存性を調べることができる。さらに100フェムト秒以下の分解能で高速に計測できるため、非平衡下で異常Hall伝導度のダイナミクスを調べることが可能である。これらの特長を生かして、磁性体の異常Hall効果の超高速ダイナミクスを初めて調べた研究[1]、3次元Dirac半金属における光誘起異常Hall効果の機構を分類して起源を解明した研究[2]、そして半導体におけるスピンHall伝導度の周波数依存性を初めて計測して微視的機構に分解した研究[3]を紹介し、議論する。

[1] T. Matsuda, RM et al., Phys. Rev. Lett. 130, 126302 (2023).

[2] Y. Murotani, RM et al., Phys. Rev. Lett. 131, 096901 (2023).

[3] T. Fujimoto, RM et al., Phys. Rev. Lett. 132, 016301 (2024).