| 研究課題/領域番号 |
19K03695
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
日野 健一 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90228742)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | トポロジカル物質 / トポロジカル絶縁体 / ディラック半金属 / ワイル半金属 / フロケ状態 / フロケエンジニアリング / 光制御 / 非平衡系ダイナミクス / トポロジカル半金属 / 光誘起磁化 / 線ノード半金属 / フロケトポロジカル絶縁体 / acシュタルク効果 / バンド反転 / 量子制御 / 非平衡状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、従来の基底状態におけるトポロジカル物性研究とは異なり、光誘起された非平衡状態・励起状態におけるトポロジカル秩序の発現を理論的に解明し、トポロジカル相転移の光制御と応用を目指す。具体的には、半導体量子井戸（HgTe/CdTe）において、光着衣状態であるフロケバンド構造、電子・正孔の複合粒子状態である励起子バンド構造および励起子と光子の連成波であるポラリトンバンド構造に関して、多体問題の理論的手法（準粒子の方法）を用いて、トポロジカル秩序や光によるバンド反転制御の可能性を調べ、エッジ状態に起因する高調波発生や光捕集における新機能を探究する。
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| 研究成果の概要 |
近年、トポロジカル物質といわれる新規機能を有する物質群の広範な探索と応用へ向けた追究が世界中で精力的に行われている。この物質の物性は、バルクバンドの反転によるバンド構造のねじれによって物質の対称性を反映したトポロジカル秩序が形成されることに起因する。本研究では、従来の平衡状態におけるトポロジカル物性解明とは異なり、光誘起された非平衡状態における擬２次元および３次元トポロジカル半金属相のトポロジカル秩序および相転移の理論的解明を行った。具体的には、光制御された表面状態、カイラリティ、磁気特性などの新規な現象を見い出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
連続波レーザーのような周期的外場によって様々な結晶の状態を制御する研究領域はフロケエンジニアリングと呼ばれ、平衡系では到達困難な多彩な物質相の発現および新規物性の実現が期待される。光照射により生成したトポロジカル半金属相に関する本研究はその一環であり、トポロジーと対称性をキーワードとする非平衡系物理における未知な学理の探究は学術的に大いに意義がある。さらに、超高速な光制御による新規デバイスの開発に向けた応用研究に関しても潜在的な意義がある。
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