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2014 年度 実績報告書

トポロジカル絶縁体の不純物及び電子相関効果の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 24540338
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

古崎 昭  独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 主任研究員 (10238678)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードトポロジカル絶縁体 / ディラック半金属 / アンダーソン局在
研究実績の概要

1.摂動に対して安定なバンド縮退点をもつ3次元半金属であるワイル半金属では、バンド縮退点(ワイル点)の安定性は、ワイル点がチャーン数のトポロジカル荷をもっていることによっている。その一般化として、時間反転対称性及び鏡映対称性または反転対称性の条件のもとで、二値(Z2)のトポロジカル荷をもつワイル点あるいはディラック点の存在可能性をクリフォード代数を用いて解析し、具体的な模型を構成した。特に、スピン軌道相互作用が弱く、時間反転と空間反転で対称なディラック半金属は、Z2トポロジカル荷で特徴づけられることを示した。
2.対称性によって守られたトポロジカル相の例として、Z3*Z3対称性のもとで安定なトポロジカル相を実現する1次元SU(3)スピン模型を構成した。その基底状態は行列積波動関数として書くことができ、SU(2)スピンのAKLT波動関数の拡張になっている。この模型はSU(3)の8表現のスピン演算子のbilinear-biquadraticハミルトニアンになっており、結合定数の比を変えるとトポロジカル相からダイマー相への連続転移が起こることを、iDMRG法を用いた数値計算により示した。
3.トポロジカル絶縁体に対する不純物効果をアンダーソン局在の観点から研究した。一般の対称性クラスと空間次元に対して、トポロジカル絶縁体もしくはトポロジカル超伝導体となるディラック・ハミルトニアンにおいてディラック質量項がランダムになったときのアンダーソン局在の一般的な相構造を明らかにした。
4.磁場中のトポロジカル絶縁体薄膜における整数量子ホール状態の最近の実験を念頭に、トポロジカル絶縁体側面の伝導チャンネルによる電荷およびスピン輸送特性を、ランダウ準位占有率が0の量子ホール状態に対して計算した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Charge and spin transport in edge channels of a nu=0 quantum Hall system on the surface of topological insulators2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Akira Furusaki, and Naoto Nagaosa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 114 ページ: 146803

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.146803

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Weyl and Dirac semimetals with Z2 topological charge2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 ページ: 235127

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.235127

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Z3 symmetry-protected topological phases in the SU(3) AKLT model2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Hiroshi Ueda, Tsutomu Momoi, and Akira Furusaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 ページ: 235111

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.235111

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] SU(3)AKLT模型におけるZ3トポロジカル相2015

    • 著者名/発表者名
      森本高裕、上田宏、桃井勉、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] Z3 symmetry-protected topological phases in SU(3) AKLT model2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Morimoto, Hiroshi Ueda, Tsutomu Momoi, and Akira Furusaki
    • 学会等名
      APS March Meeting 2015
    • 発表場所
      San Antonio, USA
    • 年月日
      2015-03-03
  • [学会発表] Classification of topological phases and its applications2014

    • 著者名/発表者名
      Akira Furusaki
    • 学会等名
      YITP Long-Term Workshop, Novel Quantum States in Condensed Matter 2014
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府)
    • 年月日
      2014-11-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Z2ワイル・ディラック半金属2014

    • 著者名/発表者名
      森本高裕、古崎昭
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県)
    • 年月日
      2014-09-09
  • [学会発表] 弱い3次元トポロジカル絶縁体の表面状態:奇数チャネル及び、trimerizationの寄与2014

    • 著者名/発表者名
      小布施秀明、笠真生、古崎昭、Christopher Mudry
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県)
    • 年月日
      2014-09-08

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公開日: 2016-06-01  

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