モット絶縁体の非線形光学応答に関する理論的研究

莫特绝缘体非线性光学响应的理论研究

基本信息

批准号：
12740196
负责人：
遠山貴巳
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740196/
关键词：
非線形光学応答モット絶縁体スピン・電荷分離

项目摘要

モット絶縁体の電荷ギャップは強い電子相関により生じる。したがって、半導体に代表されるバンド絶縁体とは本質的に異なる光学応答が期待される。特に、一次元モット絶縁体では、強相関電子系特有のスピン・電荷分離に起因する新奇な光学応答現象が期待される。実際、バンド絶縁体やパイエルス絶縁体に比べて何桁も大きな三次の非線形分極率が報告されている。本研究は、銅酸化物絶縁体に代表されるモット絶縁体の非線形光学応答の理論的解明を行なうとともに、光エレクトロニクス材料としての設計指針を与えることを目的としている。昨年度は、一次元モット絶縁体に焦点をあて、巨大な非線形光学応答が一次元特有のスピン電荷分離を起源とすることを明らかにした。本年度の前半はこの描像の直感的な理解を与え、論文として発表した。また、非線形光学応答の一つである第三高調波発生のスペクトルを、一次元ハバード模型の強結合極限での有効模型と更に簡略化したホロン・ダブロン模型を用いて数値計算を行い、実験との良い対応を得た。その結果は、東大新領域岡本助教授の実験グループなどとの共同研究としてPhysical Review Letters誌に掲載された。本年度の後半は、二次元モット絶縁体における非線形光学応答を二次元ハバード模型の強結合極限での有効模型を用いて数値計算により明らかにした。一次元系とは異なり、光で誘起されたキャリアとその周りに存在するスピン自由度との相互作用が非線形光学応答に対して重要な働きをしていることを明らかにした。この成果は現在、現在投稿中である。

Mott绝缘子中的电荷间隙是由强电子相关性引起的。因此，期望与频带绝缘体（例如半导体）的光学响应完全不同。特别是，预计在一维莫特绝缘子中，预期有强相关的电子系统独有的旋转荷兰分离引起的新型光学响应现象。实际上，已经报道了二次非线性极化性，它的数量级比带绝缘子和同伴绝缘子大。这项研究旨在理论上阐明莫特绝缘子（例如氧化铜绝缘子）的非线性光学响应，并为光学电子材料提供设计指南。去年，专注于一维莫特绝缘子，揭示了巨大的非线性光学响应源于一维独特的自旋电荷分离。今年的上半年使我对这张照片有一个直观的理解，并将其作为论文。此外，第三次谐波生成的频谱是非线性光学响应之一，它是在强耦合极限和简化的Holon Doubron模型下使用1D Hubbard模型的有效模型进行数值进行的，从而与实验具有良好的对应性。该结果发表在《物理评论》杂志上，作为东京大学新现场教授冈本助理教授的实验小组，作为一个联合研究项目。在今年下半年，使用有效模型在二维Hubbard模型的强耦合极限下，通过数值计算揭示了二维Mott绝缘子中的非线性光学响应。与一维系统不同，据显示，光诱导的载体和周围自由度自由度之间的相互作用在非线性光学响应中起着重要作用。目前正在发布此成就。