2013 Fiscal Year Research-status Report
電子正孔系・セミメタル系・Dirac電子系における多体効果と光学応答の理論
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25400327
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浅野 建一 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10379274)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電子正孔系 / 励起子 / モット転移 / ボーズ・アインシュタイン凝縮 / BCS状態 |
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| Research Abstract |
新たに開発した自己無撞着 T 行列近似を用いて、光で強励起した量子井戸で実現される二次元電子正孔系を考察した。この手法では、電子正孔間、電子間、正孔間の二体相関（特に電子正孔間の励起子相関）を T 行列を通じて取り入れ、その情報を電子や正孔の自己エネルギーに自己無撞着に反映させている。さらに一粒子スペクトルから励起子のイオン化率を決め、それを相互作用の遮蔽パラメータに反映させて、外部からパラメータを与えずに、T 行列、自己エネルギー、イオン化率、遮蔽パラメータを自己無撞着に決定している。実際にこの手法を用いて、広い密度・温度領域に渡る「グローバル相図」を励起子のイオン化率を密度と温度の平面上に等高線プロットすることによって作成し、これまで当該分野で用いられてきたモット密度の概念を超えて、励起子気体と電子正孔プラズマの間に生じるクロスオーバーの全貌を明らかにした。そこから、励起子のイオン化の振る舞いをある種の古典量子クロスオーバーとして理解できることが分かった。また、温度を下げていくと、励起子気体相と電子正孔プラズマ相の間に、一様な状態が不安定化する（圧縮率が負になる）領域、およびイオン化率が不連続に跳ぶ点が見つかった。これらは励起子形成により相互作用の遮蔽効果が抑制され、励起子気体が自己安定化した結果として生じたもので、共存相を伴うー次相転移やは非一様な新奇相の出現を示唆している。電子正孔対の凝縮相（励起子のボーズ・アインシュタイン凝縮相や電子正孔クーパー対の凝縮相）についても考察し、有限温度では短距離引力相互作用系と同様に長距離秩序は生じないことを示した。さらに、これまでの研究であまり調べられていなかった一粒子スペクトルを系統的に調べ、そこに現れる励起子的相関由来の構造を明らかにした。特に低温・高密度領域では電子正孔対凝縮への前駆現象が見出された。
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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
電子正孔系を取り扱う理論的手法の開発については概ね順調に進んでいる。しかし、その内容を論文にまとめる作業が遅れてしまったことが反省点として挙げられる。また、電子正孔系に対する取り扱いをDirac電子系における相互作用効果を考察できるように拡張する作業にやや遅れがある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで電子正孔系に対して開発してきた自己無撞着 T 行列近似をディラック電子系における相互作用効果を扱えるように拡張する作業に本腰を入れる。また、自己無撞着 T 行列近似をさらに推し進めて、励起子の内部構造（テラヘルツ光の 1s-2p 吸収等）を扱えるように改良したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
3月末に使用した旅費に変更が生じてしまったため。
次年度の物品費として用いる。
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