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非平衡状態下で相関電子系の示す新奇物性の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 09J08238
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

森本 高裕  東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords量子ホール効果 / グラフェン / ファラデイ回転 / THz光
Research Abstract

量子ホール効果は、1980年代から二度にわたりノーベル賞を受賞した物性物理の中心的テーマの一つであり、最近では抵抗の標準となるほど日常的にも重要であるが、量子ホール効果を示す半導体に強いレーザー光を当てると、「光学的量子ホール効果」と呼ぶべき新現象が発生することを理論的に予言した。この効果は、近年発展が著しいテラヘルツ光領域におけるレーザー光学技術により観測可能であることが見積もられる。また、ポスト・シリコン材料として現在脚光を浴びているグラフェンにおいても、「偏光(ファラデー回転)で見る微細構造定数」という新奇な光学的量子ホール効果を予言した。
量子ホール系の特徴はdcホール伝導度がトポロジカルに量子化されることであるが、ac領域に行ったときにホール伝導度がどう振舞うかには興味がもたれる。
2DEGおよびグラフェン量子ホール系の光学ホール伝導度を不純物存在下で数値的に求め、ホール伝導度におけるプラトー構造が、量子化値はもたないものの
ac領域でもアンダーソン局在によってrobustに残ることを見出した。
この効果は実験的にも池辺らによって、THz光によるファラデイ回転の測定によって観測された。
特に今年度は、ac領域におけるアンダーソン局在の効果を詳しく調べるために、ホール伝導度と縦伝導度の2パラメータダイアグラムの繰り込みの流れを議論した。
また2層グラフェンや3層グラフェンもそれぞれに特異な低エネルギー有効理論が実現しており興味が持たれるため、多層グラフェンのファラデイ回転について議論した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・AC領域における2 parameter flowダイアグラム、
・多層グラフェンにおけるファラデイ回転
について研究をおこなうことができたため。

Strategy for Future Research Activity

グラフェン量子ホール系の光学応答について研究をすすめてきたが、
今後はトポロジカル絶縁体などの光学応答についても研究をおこなっていきたい。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] eralized chiral symmetry and stability of zero modes for tilted Dirac con2011

    • Author(s)
      Yasuhiro Hatsugai, Takahiro Mori
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 83 Issue: 15 Pages: 153-414

    • DOI

      10.1103/physrevb.83.153414

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] of the optical Hall conductivity in the graphene quantum Hall system wit2011

    • Author(s)
      o Morimoto, Yshai Avishai, Hid
    • Journal Title

      J.Phys. : Conf.Ser.

      Volume: 334 Pages: 12-045

    • DOI

      10.1088/1742-6596/334/1/012045

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Hall Effect in the Integer Quantum Hall Regime2010

    • Author(s)
      Y.Ikebe, T.Morimoto, R.Masutomi, T.Okamoto, H.Aoki, R.Shimano
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett.

      Volume: 104 Pages: 256802-256805

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical scaling analysis of the optical Hall conductivity in the quantum Hall regime2010

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto, Yshai Avishai, Hideo Aoki
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82 Pages: 81404-81407

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous criticality at the n=0 quantum Hall transition in graphene : The role of disorder preserving chiral symmetry2010

    • Author(s)
      Tohru Kawarabayashi, Takahiro Morimoto, Yasuhiro Hatsugai, Hideo Aoki
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82 Pages: 195426-195432

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Hall conductivity in ordinary and graphene QHE systems2009

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto, Yasuhiro H
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 103

      Pages: 116803-116

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Hall conductivity in 2DEG and graphene QHE systems2009

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto, Yasuhiro H
    • Journal Title

      Physica E 42

      Pages: 751-754

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Theory of optical responses in graphene Quantum Hall systems2011

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      Graphene synthesis, and Characterisation for applications
    • Place of Presentation
      Windermere, UK(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-01
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェン量子ホール系における光学縦伝導度と光学ホール伝導度に対するσxx-σxyダイアグラム2011

    • Author(s)
      森本高裕、青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      富山大学、富山市
    • Year and Date
      2011-09-22
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁場中の多層グラフェンにおける光学ホール伝導度2011

    • Author(s)
      森本高裕、青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西学院大学、西宮市
    • Year and Date
      2011-03-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamical scaling analysis of the optical Hall conductivity in the quantum Hall regime2011

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      APS March meeting 2011
    • Place of Presentation
      Dallas Convention Center (Dallas, USA)
    • Year and Date
      2011-03-24
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子ホール系における光学ホール伝導度の動的スケーリング2010

    • Author(s)
      森本高裕
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-23
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamical scaling analysis of the optical Hall conductivity in the graphene quantum Hall system with various types of disorder2010

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      HMF19
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県)
    • Year and Date
      2010-08-02
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 蜂の巣格子模型に基づくグラフェン量子ホール系の光学ホール伝導度2010

    • Author(s)
      森本高裕
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-23
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子ホール系におけるTHz周波数帯光学ホール効果の観測2010

    • Author(s)
      池辺洋平, 森本高裕, 枡富龍一, 岡本徹, 青木秀夫, 島野亮
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2010-03-20
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical Hall conductivity for the graphene QHE in the honeycomb lattice model2010

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      APS March meeting
    • Place of Presentation
      Portland, USA
    • Year and Date
      2010-03-18
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical Hall conductivity in the graphene quantum Hall system-whathappens to a topological number in ac response2010

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      IPMU Focus week
    • Place of Presentation
      IPMU, Kashiwa
    • Year and Date
      2010-02-11
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Optical Hall conductivity in QHE systems2009

    • Author(s)
      Takahiro Morimoto
    • Organizer
      EP2DS
    • Place of Presentation
      Kobe
    • Year and Date
      2009-07-20
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://cms.phys.s.u-tokyo.ac.jp/~morimoto/publications.html

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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