| 研究課題/領域番号 |
22J22111
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京大学 |
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| 特別研究員 |
大西 由吾 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-22 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 熱電効果 / 光起電力効果 / 非線形応答 / 量子位相 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質中では主に電子が電荷を運ぶが、一方熱の担い手は必ずしも電子に限らない。そこで本研究では、フォノンやスピンといった、電子以外の自由度が存在する系において、どのような熱電効果が表れるかについて理論的な研究を行う。特に、電子とその他の自由度の間の相関がどう熱電効果や一般の熱輸送に影響を与えるかに着目したい。ミクロ系の熱力学などでは確率論を用いて自由度間の相関効果が議論されているので、特に半古典論的な模型において同様の議論が可能か検討したい。
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| 研究実績の概要 |
昨年度から続くいくつかの研究に加えて、さらに関連した光起電力効果に関する研究を実施した。
昨年度から続く研究としては、Shift heat currentに関する研究を行った。本研究では、光起電力効果の機構の一つとして近年盛んに研究されているShift currentに着想を得て、Shift currentの熱流版ともいえる光誘起のDC熱流（Shift heat current）を理論的に提案した。Shift currentは、電子のバンド構造の幾何的な量（Shift vector）によって特徴づけられ、光と電子の幾何的性質の組み合わせにより生み出されるDC電流といえる。本研究では、光と電子の幾何的性質によって、DC熱流を制御することができることを示した最初の例である。またさらに、フォノン励起による光電流に関する実験の先行研究に触発され、我々はフォノンとの相互作用を利用することで、フォノン励起を通じて電子のエネルギースケールでDC熱流を誘起できることを示した。電子とフォノンの相互作用により生ずる新しい熱流輸送現象を提案できたといえる。
先行研究やそれに触発された上述のShift heat currentの研究結果から、フォノン励起を利用すれば、必ずしも電子の実励起を起こさずとも電流や熱流が生じえることがわかった。そこで次に、純粋な電子系において、電子の実励起を伴わないプロセスで光電流を誘起できるか、という問題について取り組んだ。我々は、電子系のバンドギャップより小さい周波数を持つ光を照射した場合の、電子系の有効ハミルトニアンを導出し、それをもとに実励起なしの光電流が生じるための条件を議論した。
また、光起電力効果に関連する非線形応答を用いた整流効果に関する共同研究もスタートした。本研究については本プロジェクト終了後も継続する予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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