Theoretical study on photo-induced electronic or magnetic orders in solids

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23427
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Tanaka Yasuhiro 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (50541801)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 光誘起相転移 / 励起子絶縁体 / スピン軌道相互作用

Outline of Final Research Achievements

I have theoretically investigated a novel type of photo-induced phase transitions in which electronic or magnetic orders in solids are enhanced or created by irradiation of light. Specifically, I studied (i) photo-induced enhancement of excitonic order in excitonic insulators and (ii) spin polarization in electron systems with spin-orbit interactions by irradiation of circularly polarized light. By using numerical simulations based on the time-dependent Schrodinger equation and analytical calculations by the Floquet theory, physical mechanisms for these photo-induced phenomena have been obtained. Also, I have discussed the possibility of experimental observations for these phenomena in several materials.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

固体における光誘起相転移研究では、近年光技術の進展に伴い多くの新しい現象が発見されている。本研究では、そのような現象のうちのいくつかに着目し、その物理的起源を明らかにすることを目的とした理論構築を行った。これにより、光照射によって固体の持つ様々な秩序が増大したり生成したりするといった、これまでにないタイプの光誘起相転移が起こる機構を理解することができた。得られた研究成果は、光と物質の相互作用による新しい現象への理解を得るという学術的意義のみならず、将来的に物質の機能制御に向けた応用への道を拓くという意味でも重要な知見であると考えられる。