• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

モット絶縁体・バンド絶縁体境界近傍のナローギャップ半導体における光励起状態

公募研究

研究領域半導体における動的相関電子系の光科学
研究課題/領域番号 23104703
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

石原 純夫  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30292262)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード光誘起相転移 / モット絶縁体 / スピン転移 / 光物性 / 強相関電子系 / バンド絶縁体 / ナローギャップ半導体
研究実績の概要

バンド絶縁体、モット絶縁体ならびに両者の境界近傍に位置する半導体において、その光歴状態と生成される電子・正孔の動的相関効果を理論的に明らかにすることを目的とした。平成24年度は特に以下の研究を行った。
[1] バンド絶縁体・モット絶縁体境界近傍における光励起とスピン転移
光により生成された少数の電子・正孔対状態の構造、これにより誘起される新たな磁気構造を明らかにすることを目的とした。ここでは準位差のある拡張された二軌道はバード模型を解析した。手法として、有限サイズクラスターにおけるランチョス法、ならびに空間的な不均一を記述するための非制限ハートリー法を用いた実時間シミュレーション法を用いた。これにより以下のことが明らかとなった。(1)低スピン状態における光照射によりスピン転移現象が生じるが、これは光により生成された電子とホールが再結合することで生成され、この時間スケールは電子の遷移積分により支配される。(2)光照射により低スピンから高スピンへのスピン転移が生じる際、電子状態密度にギャップない構造が生じる。(3)上記の機構と比較して、相対論的スピン軌道相互作用はスピン転移に対して大きな寄与をせず、その時間スケールも遅いことが示された。
[2] 反強磁性モット絶縁体における動的キャリアの効果
反強磁性長距離秩序の存在するモット絶縁体において、光により導入された動的なホールキャリアの振る舞いについて調べた。ここでは高温超伝導の電子状態をよく記述する模型として知られるtJ模型を出発点として、非平衡グリーン解析と自己無撞着ボルン近似に基づいた実時間電子励起スペクトル、光学電気伝導スペクトルの定式化を行った。キャリアの導入により時間の経過とともにドル―デ成分に加えてインコヒーレント成分が出現することが示され、これを反強磁性マグノンの衣をまとったキャリアの動的な性質として解釈を行った。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Band and Mott Insulators and Superconductivity in Honeycomb-Lattice Ionic-Hubbard Model2013

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 号: 3 ページ: 034704-034704

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.034704

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast melting of charge ordering in LuFe2O4 probed by terahertz spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      H. Itoh, K. Itoh, K. Anjyo, H. Nakaya, H. Akahama, D. Ohishi, S. Saito, T. Kambe, S. Ishihara, N. Iked, and S. Iwai
    • 雑誌名

      10.1016/j.jlumin.2011.12.051

      巻: 133 ページ: 149-151

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective Charge Excitation in a Dimer Mott Insulating System2013

    • 著者名/発表者名
      Makoto Naka and Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 82 号: 2 ページ: 023701-023701

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.023701

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced magnetic bound state in an itinerant correlated electron system with a spin-state degree of freedom2012

    • 著者名/発表者名
      Yu Kanamori, Jun Ohara, and Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 86 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.045137

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Excitation-Density Dependence in Strongly Spin-Charge Coupled System2012

    • 著者名/発表者名
      Jun Ohara, Yu Kanamori and Sumio Ishihara
    • 雑誌名

      ACTA PHYSICA POLONICA

      巻: A 121 ページ: 355-358

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Change in the Spin State of Itinerant Correlated Electron Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kanamori, H.Matsueda, S.Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 号: 16

    • DOI

      10.1103/physrevlett.107.167403

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ring-Exchange Interaction in Doubly Degenerate Orbital System2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nasu
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn

      巻: 80 号: 3 ページ: 033704-033704

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.033704

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional renormalization group approach for extended Hubbard model in a triangular lattice2011

    • 著者名/発表者名
      H.Takashima, S.Ishihara
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conf.Ser.

      巻: 320

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Inelastic x-ray scattering for collective electronic excitations in orbitally degenerate and related systems2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ishihara
    • 学会等名
      RIKEN Workshop on High-Resolution Spectroscopy with X-Rays
    • 発表場所
      RIKEN, Wako Campus
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 相関電子系の光誘起過渡ダイナミクスの理論2012

    • 著者名/発表者名
      石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モット絶縁体における光ドープキャリアのダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      伊與田英輝,石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optical Manipulation of Magnetism in Correlated Electron Systems2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ishihara, Y. Kanamori and J. Ohara
    • 学会等名
      Electronic States and Phases Induced by Electric and Optical Impacts
    • 発表場所
      Orsay, France
    • 年月日
      2012-09-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polar charge fluctuation and superconductivity in low-dimensional organic compund2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ishihara, M. Naka, A. Sekine and J. Nasu
    • 学会等名
      SUPER STRIPE 2012
    • 発表場所
      Erice, Italy
    • 年月日
      2012-07-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time domain simulation in spin-charge coupled correlated electron systems2012

    • 著者名/発表者名
      S.Ishihara
    • 学会等名
      RIXS/EEXS workshop
    • 発表場所
      SLAC, Stanford, USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電荷秩序系の誘電応答と光学応答~有機物と酸化物~2012

    • 著者名/発表者名
      石原純夫
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Spin state degree of freedom and phase inhomogeneity in correlated electron system2011

    • 著者名/発表者名
      S.Ishihara
    • 学会等名
      Moscow International symposium on magnetism
    • 発表場所
      モスクワ、ロシア
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi