キャリアドープされた低次元スピン系の励起構造

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本研究の目的は、低次元スピン系にキャリアドープした場合の励起について詳しく調べることである。今年度は、一次元スピンギャップ系の不純物効果についての研究を行った。一次元スピンギャップ系の不純物効果に関しては、ボソン化法により反強磁性秩序が誘起されることが示されているが、今回は別法としてJordan-Wignerフェルミオンを用いた議論を行った。このフェルミオン系に不純物を入れると、ギャップ内に新たに状態が現れ、これに伴って、不純物の周りに磁気モーメントが誘起されることが分かった。ここで得られたギャップ内状態は、ソリトンに伴って現れる従来のギャップ内状態とは違った性質を持つ新しい状態である。また、誘起された磁気モーメントはボソン化法で得られている反強磁性秩序と関係するものと考えられる。特に、フェルミオンのモデルに交替磁場を取り入れた計算では反強磁性磁気モーメントが得られ、従来のボソン化法で得られている反強磁性秩序との対応が明確である。今年度はさらに、二次元電子系の軌道磁性についても研究を行った。ドット型やリング型といくつかのジオメトリーについて磁化の磁場依存性と誘起される永久電流の空間依存性の計算を行い、様々な温度磁場領域での軌道磁性を詳しく調べた。振動やゆらぎなど、軌道磁性の特徴的なふるまいの変化から相図を作成し、二次元電子系の軌道磁性について統一的な物理的描像を得た。