Scaling theory of topological insulators

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H03700
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: Ohtsuki Tomi 上智大学, 理工学部, 教授 (50201976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SLEVIN KEITH 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (90294149) ; 井村 健一郎 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (90391870)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属 / ディラック半金属 / スケーリング理論 / 量子相転移 / 状態密度

Outline of Final Research Achievements

At the phase transition of topological insulators in three dimensions, the band gap closes and Dirac/Weyl semimetal phases are realized. These topological semimetals are robust against randomness, but eventually undergo diffusive metal transition. The critical behavior of this semimetal-diffusive metal transition is described by the density of state scaling.
In this study, we have demonstrated that the scaling of the density of states is valid in many situations. In addition, scaling behaviors of conductance/group velocity is discussed.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

トポロジカル物質は近年非常に多くの興味を集めている。一方，トポロジカル数は並進対称性が存在するクリーンな系で定義されており，ランダムな系での振る舞いは自明ではない。本研究ではランダムネスが存在する場合にも適用可能な状態密度のスケーリングなどを用いて，トポロジカルな系の相転移を統一的に記述した。