格子自由度と結合した2次元強相関ディラック電子系における絶縁相の探索

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03475
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 大塚 雄一 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (30390652)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 強相関電子系 / 量子モンテカルロ法 / グラフェン / 電子格子相互作用 / Valence Bond Solid

研究成果の概要

ハニカム格子上のハバード模型にパイエルス型の電子格子相互作用を加えた場合、どのようなvalence-bond-solid (VBS)が実現されるのかを数値的に調べた。reflection symmetryにより限定される、グラフェンに関して許される全ての可能な格子変位のパターンを考慮し、最も安定な格子構造を決定した。その結果、ケクレ型の二量体格子歪みを伴うVBS相が半金属相と反強磁性相の中間相として現れることが分かった。これは、実験的には、歪みのないグラフェンに負圧を印加することで、有限の電荷ギャップを持つVBS相が誘起される可能性があることを示唆している。

自由記述の分野

物性理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

グラフェンには高いキャリア移動度という際立った特徴があるため、電界効果型トランジスタ等への実用化が期待されている。そのためには何らかの手段によって電荷ギャップを導入することが望まれているが、今のところ決定的な手法は確立されていない。本研究は、グラフェンにおける実効的な電子間相互作用が比較的大きいことに着目し、電子間相互作用と電子格子相互作用の協奏によおる絶縁体化へのルートを探すことを目的としており、工学的に大きな波及効果を持つことが期待される。