研究課題
固体ディラック電子系として，カーボンナノチューブ・グラフェンナノリボン・ラシュバ型スピン軌道相互作用を有する２次元電子系について研究を実施した．第一に，架橋したカーボンナノチューブの励起子光学応答に対するゲート電圧による変調効果の実験結果の理論解析を行った．電界効果により電荷ドープされクーロン相互性が遮蔽され，束縛エネルギーの抑制と１電子自己エネルギーの減少効果の競合により励起子共鳴エネルギーのシフトが決まるが，静的遮蔽効果の範囲で実験で観測された微小な赤方遷移を説明可能であることを明らかにした．第二にグラフェンナノリボンに対する電場変調光吸収スペクトルを計算した．前年度のアームチェア端構造の場合に加え，ジグザグ端を持つ構造を考えると，端に局在した金属状態が電場を強く遮蔽し，強電場の印加は困難であるが，電界効果による電荷注入を行うとどちらも同様な振る舞いを示すことを明らかにした．有効質量方程式による解析から，印加電場が弱い場合，吸収変調はリボン幅の４乗に比例して大きくなり，端構造と電荷密度に依存して決まる実効誘電率の２乗に反比例することを示した．第三に，巨大な内部分極電場に起因したスピン軌道相互作用を持つ２次元ラシュバ系における弱磁場ホール伝導率とホール係数を計算した．ディラック電子系特有の特異なホール効果が，不純物散乱によるもう一つのエネルギーバンドとの混成効果により強い変調を受けることを明らかにし，特に，クーロン散乱体の場合には特異性が消失する結果となった．様々なディラック電子系の様々な電磁応答が電場の非線形効果により大きな変調を受けることを明らかにし，新規な機能性発現への応用が期待される．
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Physical Review B
巻: 92 ページ: 205407
10.1103/PhysRevB.92.205407
