放射光X線散乱による遷移金属酸化物に対する時間分解励起スペクトルの理論
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22K03500
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
筒井 健二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (80291011)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 時間分解共鳴非弾性X線散乱 / 反強磁性モット絶縁体 / 時間分解ラマン散乱 / 時間分解励起スペクトル / 遷移金属酸化物 / 共鳴非弾性X線散乱 / 数値的厳密対角化法 |
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| Outline of Research at the Start |
ポンプ・プローブ型の時間分解可能な測定手段の発展により，これまで観測出来なかった非平衡状態のダイナミクスが解明され始めた．そして硬X線でもポンプ光やプローブ光としての利用が可能になってきており，エネルギーだけでなく運動量の情報も得られる共鳴非弾性X線散乱(RIXS)でも光励起状態の時間依存性を調べる実験が可能となってきた．本研究では，遷移金属酸化物等の強相関電子系に対するこのような時間分解励起スペクトルに着目し，その理論的予見や実験データに対する理論的解釈を行うことを目的とする．特にポンプ光照射直後の電子ダイナミクスがどのように励起スペクトルとして現れるかを示して実験研究の指針を与えていく．
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに銅酸化物高温超伝導体母物質やイリジウム酸化物等の反強磁性モット絶縁体に対する時間分解共鳴非弾性X線散乱を念頭に，二次元ハバード模型の光励起非平衡状態における電荷やスピン構造因子の時間発展を数値的厳密対角化法により求めてきた．その結果，ポンプ光照射後のスピン構造因子において，B1モードの２マグノン励起のエネルギーに対応する周波数で時間的に振動し，その振動がポンプ光の電場ベクトルに対して平行方向と垂直方向で逆位相になることを見いだしてきた．本研究ではこの逆位相の起源に対する議論を発展させた．すなわちポンプ光照射後の波動関数の対称性表現による分類し動的構造因子をそれら表現で分解して調べることで，スペクトル全体の積分強度に対してだけでなく，ピーク構造ごとでの時間変化の起源を明らかにした．特に，動的スピン構造因子の主ピークの逆位相振動に対して，ポンプ光照射前の基底状態と，正方対称性B1表現の状態の２マグノン励起態との間で実際に生じていることを理論的に示した．銅酸化物での銅K吸収端や酸素K吸収端の共鳴非弾性X線散乱や，銅L吸収端共鳴非弾性X線散乱のスピン非反転励起としては，電荷励起やd軌道間励起だけでなく２マグノン励起も観測される．この運動量変化を伴った２マグノン励起に対してポンプ光照射後のスペクトル変化を数値計算により明らかにした．これらの成果は国内外の会議で報告し，また論文によって発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
キャリアドープの場合等の時間分解スペクトルの計算も開始し研究目的達成に向けて順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
時間分解一粒子励起スペクトルの計算も行いつつ光励起状態での励起スペクトルの特徴を引き続き明らかにしていく．
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
