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Emergent Weyl fermion excitations in TaP explored by $$^{181}$$Ta quadrupole resonance

$$^{181}$$Ta核四重極共鳴法によるTaPにおけるワイルフェルミオンの探索

安岡 弘志; 久保 徹郎*; 岸本 恭来*; Kasinathan, D.*; Schmidt, M.*; Yan, B.*; Zhang, Y.*; 籐 秀樹*; Felser, C.*; Mackenzie, A. P.*; Baenitz, M.*

Yasuoka, Hiroshi; Kubo, Tetsuro*; Kishimoto, Yasuki*; Kasinathan, D.*; Schmidt, M.*; Yan, B.*; Zhang, Y.*; To, Hideki*; Felser, C.*; Mackenzie, A. P.*; Baenitz, M.*

$$^{181}$$Ta四重極共鳴(NQR)法を用いてワイル半金属TaPの微視的磁気特性を調べた。核スピン$$I$$=7/2のTa核におけるエネルギー準位の四極子分裂間の遷移に基づく3つのゼロ磁場NQR信号を見出した。四重極結合定数$$nu_Q$$= 19.250MHz、および電場勾配の非対称パラメータ$$eta$$= 0.423は理論計算とよく一致する。磁気励起を調べるために、$$f_2$$線($$pm 5/2 leftrightarrow pm 3/2$$遷移)のスピン格子緩和率($$1/T_1T$$)の温度依存性を測定した。異なる緩和プロセスを有する2つの領域が存在することを見出した。$$T$$*$$approx$$30K以上においては、温度に依存する軌道超微細結合とワイルノードによる磁気励起に起因する($$1/T_1T)propto T^2$$の振る舞いが見出された。$$T$$*の下では、緩和は、($$1/T_1T$$)=定数のKorringaプロセスによって主に支配されるが、我々の実験データを再現するためには$$T^{-1/2}$$の依存性を含まなければならない。我々は、Ta-NQRがバルクワイルlフェルミオンとそれらの励起のための新規プローブであることを示す。

The $$^{181}$$Ta quadrupole resonance (NQR) technique has been utilized to investigate the microscopic magnetic properties of the Weyl semi-metal TaP. We found three zero-field NQR signals associated with the transition between the quadrupole split levels for Ta with $$I$$=7/2 nuclear spin. A quadrupole coupling constant, $$nu_Q$$ = 19.250 MHz, and an asymmetric parameter of the electric field gradient, $$eta$$= 0.423 were extracted, in good agreement with the theoretical calculations. In order to examine the magnetic excitations, the temperature dependence of the spin lattice relaxation rate (1/$$T_1T$$) has been measured for the $$f_2$$-line ($$pm 5/2 leftrightarrow pm 3/2$$ transition). We found that there exist two regimes with quite different relaxation processes. Above $$T$$*$$approx$$K, a pronounced ($$1/T_1T) propto T^2$$ behavior was found which is attributed to the magnetic excitations at the Weyl nodes with temperature dependent orbital hyperfine coupling. Below $$T$$*, the relaxation is mainly governed by Korringa process with (1/$$T_1T$$) = constant, while we have to include a $$T^{-1/2}$$ type dependence in order to reproduce our experimental data. We show that Ta-NQR is a novel probe for the bulk Weyl fermions and their excitations.

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パーセンタイル:32.4

分野:Physics, Multidisciplinary

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