2016 Fiscal Year Annual Research Report
Generation and control of photoinduced ultrafast dynamics in strongly correlated electron systems with multiple degrees of freedom
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26800163
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
前島 展也 筑波大学, 計算科学研究センター, 講師 (90390658)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / スピン励起状態 / 光学応答 / 超高速現象 / Fano共鳴 / LOフォノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，I. 1次元拡張イオン性ハバード模型におけるスピン励起状態，II. バルク半導体におけるパルスレーザー誘起過渡的Fano共鳴，の2テーマについて研究を行った。
I. 有機電荷移動錯体TTF-CAやその類縁物質は，温度および圧力変化・光照射などによりイオン性相と中性相という２つの相の間で相転移を起こすことが知られている。また，このイオン性相は所謂強相関電子系のモット絶縁体相にあたるが，最近の解析的研究によりこの相の強相関極限ではスピン励起が光学活性となることが知られていた。我々は，この系を記述する理論模型である1次元拡張イオン性ハバード模型の低エネルギー励起状態を，強相関極限から中性・イオン性(NI)相転移点近傍までの幅広いパラメータ領域で数値的に調べた。その結果，強相関極限で光学活性となる低エネルギー励起状態は理論予測どおりスピン励起であるが，NI相転移点に近づくにつれて中性イオン性ドメイン壁(NIDW)状態からの寄与が少しずつ増大し始め，特にスペクトル重みへの寄与が大きくなることを示した。更に動的電荷構造因子の計算も行い，有限の波数kを有するスピン励起からの有限の寄与が存在することを見出した。
II. バルク半導体Siに超高速パルスレーザーを照射した直後に出現する過渡的Fano共鳴の物理的起源について，理論的・数値的に調べた。特にポンプレーザーの中心周波数とバンドギャップとの差(detuning)を制御パラメータとして調べた結果，レーザー照射直後の光応答スペクトルに見られるFano共鳴特有の非対称スペクトル構造がdetuningの値に大きく依存することが分かった。そしてその原因がLOフォノンと電子正孔対励起を記述する準粒子である擬ボゾンとの有効相互作用のdetuning依存性にあることを明らかにした。
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