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トポロジカル磁気光学系と超伝導量子ビットの時間発展

研究課題

研究課題/領域番号 16F16027
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 物性Ⅰ(理論)
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

NORI FRANCO  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50415262)

研究分担者 LI ZHOU  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-10-07 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2018年度: 200千円 (直接経費: 200千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードNonlinear response / topological insulators / flat-band / optical conductivity / Kubo formula / master equation / disorder / topological materials / Gaussian quantum states / topological
研究実績の概要

We study the nonlinear response to an external driving electric field E characterized by a conductivity tensor which depends on the magnitude of E. The quasiparticles (helical Dirac fermions) observed in topological insulators possess an important feature: the Fermi contours are circular for small acquire a snowflake shape at large values of the chemical potential. If a gap opens (e.g., by doping with magnetic impurities) the inversion symmetry is broken. We develop a nonlinear response theory based on a generalized Kubo formula to explain the frequency up-conversion in topological insulators.
Flatbands, which may emerge as a consequence of symmetries or finetuning in certain tight-binding Hamiltonians, are characterized by a completely dispersionless single-particle energy spectrum. Remarkably, flat bands feature the existence of “compact localized states”, free of any dynamical evolution and with tailorable shape, the latter by judiciously superposing the entirely degenerate Bloch states. We start from the cross-stitch model that most simply describes a flat-band (FB) and a dispersive-band (DB). And consider the disorder effect by setting on-site energies with correlated random numbers. The disorder will induce decay from FB to DB together with dephasing in momentum space. This will limit the lifetime of the FB state.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Nonlinear response in a non-centrosymmetric topological insulator2019

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li, Franco Nori
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.155146

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lifetime of flatband states2018

    • 著者名/発表者名
      Clemens Gneiting, Zhou Li, Franco Nori
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.134203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Optical spectral weight for the magneto-optical conductivity of topological spintronic semiconductors2018

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li
    • 学会等名
      APS march meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exotic response in topological insulators2018

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li
    • 学会等名
      Seminar at Purdue University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Terahertz optical response in topological insulators and valleytronic materials2017

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li
    • 学会等名
      International Conference on Metamaterials and Nanophotonics, Metanano-2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crossover to a flat band with strong electron-positive-ion electromagnetic interaction2017

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li
    • 学会等名
      PCS Flatband Networks in Condensed Matter and Photonics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Second harmonic generation in topological insulators2017

    • 著者名/発表者名
      Zhou Li
    • 学会等名
      JPS March Meeting
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-10-11   更新日: 2024-03-26  

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