Theoretical study on photoinduced dynamics of excitonic insulators

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13509
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Osaka University (2022); Institute of Physical and Chemical Research (2018)
• Principal Investigator: Kaneko Tatsuya 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (30784433)
• Project Period (FY): 2021-11-01 – 2023-03-31
• Keywords: 励起子絶縁体 / 光誘起ダイナミクス / 非平衡物理 / 非線形光学応答 / 強相関電子系 / 遷移金属カルコゲナイド

Outline of Final Research Achievements

In this project, we investigate photoinduced dynamics of correlated electron systems to understand the nonequilibrium properties of the excitonic insulators driven by the Coulomb interactions. We revealed the dynamical properties of the excitonic insulators including the collective mode of the excitonic order and its linear and nonlinear optical responses. Besides the studies of the excitonic insulators, we also investigate the photoinduced superconducting-like (η-pairing) state and the excitonic effects on high-harmonic generation in strongly correlated electron systems.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの物性物理はその多くが平衡および線形応答領域において研究が進められてきたため、未開拓な非平衡・非線形応答領域における物性の研究は相関電子系の物理に新たな知見をもたらすものである。本研究で対象とした励起子絶縁体は、その秩序状態が対凝縮の物理のエッセンスを含むなど、物性物理の本質的な側面を多く含んだ舞台となっている。その励起子絶縁体の光誘起による非平衡物性の研究は、量子物質における集団運動の普遍的な性質の理解にもつながる有意義なものである。また、非線形光学応答や物性の超高速な外場制御は基礎だけでなく応用の観点からも重要である。