スピン分解ランダウ量子化計算による分野横断的新奇物性探索

使用自旋分解朗道量子化计算跨学科搜索新颖的物理性质

• 批准号: 22KJ1262
• 负责人: 猪崎 優喜
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1262/
• 关键词: トポロジカル物質; ランダウ準位; スピン軌道結合; Te; k.p理論; 量子振動; トポロジカル相転移; ディラック電子系; k・p理論

行列力学を用いた非摂動法による多バンド模型のランダウ準位計算では解析計算が困難であり，より簡易的な模型を用いた解析計算による補助を必要としている．そこで本年度は，トポロジカル半金属物質のランダウ準位の解析に取り組んだ．大きく分けて以下の３つの内容に取り組んだ．(1)Teの既存模型のままでは磁場中の解析計算は困難であった．そこで行列力学を用いた非摂動法によりランダウ準位の計算を行い，特徴的なランダウ準位の構造を保つために必要最小限のパラメータを調査した．必要最小限のパラメータのみ用いた模型で，弱磁場極限での量子振動位相の解析計算を行った．この結果を踏まえ，多バンド模型の結果と既存の実験結果との比較を行い，今まで困難であった実験結果への解釈を与えた．(2)トポロジカル半金属物質の最小模型で (1)と同様に弱磁場極限における解析計算を行い，量子振動位相の解析解を得た．トポロジカル半金属物質はその特異な電子構造から，量子振動で異なる由来をもつピークの混在が予想される．量子振動のピークをその起源毎に整理することにより，先行研究では定義できなかった領域で，量子振動位相の変化を明らかにした．(3)トポロジカル半金属物質の代表物質であるCd3As2のランダウ準位計算をおこなった．トポロジカル半金属物質では最小模型のような理想的な場合を元に議論が行われてきた．行列力学を用いた非摂動法により実際の物質を意識した計算が可能となった．そこで，既存の多バンド模型のランダウ準位および量子振動の計算を行った．また，(2)と同様に量子振動のピークを起源毎に解析し，スピン軌道結合効果の強さを表す指標であるスピン分裂変数の特徴的なトポロジカル半金属物質のバンド構造に由来する変化を明らかにした．この結果と(2)の最小模型での結果を比較した．

In the case of column mechanics, it is difficult to calculate the position of the multi-dimensional model by using the non-dynamic method, but it is necessary to calculate the position of the simple model by using the analytical method. This year, the analysis of semi-metallic substances and their levels is based on the following components: Big (1)Te Analytical calculation of magnetic field in existing models is difficult. In this paper, we investigate the structure of the characteristic of the column dynamics, the structure of the column dynamics, the structure of the characteristic of the column dynamics, the structure of the column dynamics, the structure of the characteristic of the column dynamics, and the structure of the characteristic of the column dynamics. The analytical calculation of quantum vibration phase in weak magnetic field limit is carried out. The results of this study were compared with the results of existing models, and the results of existing models were compared with those of existing models. (2)The minimum model of semi-metallic substances (1) and the analytical calculation of weak magnetic field limit are carried out, and the analytical solution of quantum vibration phase is obtained. Semi-metallic substances have unique electronic structures, quantum vibrations, and different origins. The origin of quantum vibration is studied in advance, and the phase of quantum vibration is clarified. (3)Cd3As 2 is the representative substance of semi-metallic substances. Semi-metallic substances are discussed in terms of minimum model and ideal conditions. The method of dynamics is not to be used in the calculation of matter consciousness. The calculation of the quantum vibration and the calibration of the existing multi-dimensional model are performed. (2) Analysis of the origin of quantum vibration, the strength of orbital combination effect, the index of splitting number and the characteristic of semi-metallic structure. The results of the minimum model of (2) are compared.