2023 Fiscal Year Annual Research Report
強相関電子系における非平衡定常状態のための理論手法開発と秩序相の光誘起の研究
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20K14412
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
村上 雄太 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (70845289)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非平衡物理 / 光誘起相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い電子間相互作用に由来する絶縁体はMott絶縁体と呼ばれ、電荷キャリアを注入することで、
高温超伝導体をはじめとする様々な興味深い相が出現する。一方、このような絶縁体を光励起することによっても、系のギャップが大きい場合は長寿命の光キャリアが生成されることが知られている。我々は、このような長寿命の光キャリアの存在によって規定される準定常な非平衡の物理に興味があり研究を進めてきた。これまでの研究で、このような準平衡状態を記述する方法の定式化、及び一次元拡張Hubbard模型の数値的および解析的な研究を行ってきた。特に、非平衡状態の波動関数の厳密な波動関数の表式を導出することに成功した。この波動関数は平衡系で有名な小形・斯波状態 と呼ばれる状態の自然な拡張になっており、この波動関数の表式を用いて光ドープ系におけるspin-charge-ηspin分離や、ηペアリング相や特殊な電荷秩序相の出現を予言してきた。我々はより一般の系の解析を進めるため、iTEBDやDMRGといった数値手法の2leg系への拡張を進めた。また、多軌道系の研究も進め、ηペアリング相の拡張としてスピン自由度と軌道自由度を含む特異な超伝導相が出現することを見出した。
また関連して、２次元物質のヘテロ構造におけて定常電場をかけることで誘起される非平衡定常状態の電子相関効果の研究も進めた。光ドープ状態とセットアップは異なるが、キャリアが生成され定常的な状態になるという点は類似しており、原理的には同様の理論的枠組みで記述されることが期待される。我々は励起子自由度に注目した有効理論を用いて遷移金属ダイカルコゲナイトのバイレイヤー系において、バレー自由度を反映した動的な励起子秩序相が出現することを予言した。
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