籠状構造を持つ系における異常な格子振動の理論

笼状系统反常晶格振动理论

基本信息

批准号：
08J56061
负责人：
山影相
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は研究課題に関する研究は行わなかったが、トポロジカル絶縁体の研究において進展があった。まず、トポロジカル絶縁体の接合における電荷とスピンの輸送特性を調べた。外部電場によりラシュバスピン軌道相互作用の大きさを変えていくと、界面に垂直に入射した電子の透過率は0から1まで連続的に変化する。これに伴ってコンダクタンスも大きく制御できることを示した。これを対称性の観点から理解できることも分かった。これにより、このような振る舞いを示す系を見つける一つの指針が与えられ、また界面の詳細によらず生じる現象であることが分かる。この接合系では界面に平行にスピンホール流が誘起され、その大きさを向きまで含めて制御することができることも示した。これはスピンを用いた新デバイスのきっかけとなりうる。次に二次元のトポロジカル絶縁体における乱れとラシュバスピン軌道相互作用の効果を解析し、通常絶縁体の乱れが大きくなっていくと、通常絶縁体→金属→トポロジカル絶縁体→金属→通常絶縁体、という四回もの多重転移が可能なことが分かった。ラシュバスピン軌道相互作用の効果により、一度金属になってから乱れ誘起のトポロジカル絶縁体になる。この一連の相転移を自己無撞着ボルン近似から求めたバンドパラメーターのくりこみから理解できることも示した。二次元のトポロジカル絶縁体であるHgTe量子井戸においては、ゲート電極によりラシュバスピン軌道相互作用の大きさとフェルミエネルギーを連続的に変化させられるので、本研究により明らかになった多重転移を実験的にも検証できると期待される。この他に、トポロジカル絶縁体における端状態の詳細な振る舞いを解析し、ブリルアン域境界の近傍にも端状態があることを見出し、また、格子系における端状態を解析的に導出することにも成功した。

尽管今年没有对研究主题进行研究，但在拓扑绝缘子的研究方面仍取得了进展。首先，研究了拓扑绝缘子连接中的电荷和自旋运输特性。当Rush-Baspin轨道相互作用的大小通过外部电场改变时，垂直于界面的电子的透射率从0到1不断变化。这也表明电导可以在很大程度上得到控制。还发现，这可以从对称的角度理解。这为找到一种表现出这种行为的系统提供了一个指南，可以看出，无论界面的细节如何，这种现象都会发生。还已经表明，在此连接系统中，旋转孔流是平行于界面的，并且可以控制其幅度，包括方向。这可以使用旋转触发新设备。接下来，我们分析了二维拓扑绝缘子中湍流和刺激性baspin轨道相互作用的影响，并发现随着正常绝缘体的扰动的增加，多个过渡器的四倍：正常绝缘体→金属→拓扑绝缘子→拓扑绝缘子→金属→金属→金属绝缘体。由于Rush-Baspin-Orbit相互作用的影响，一旦成为金属，它就会成为由湍流引起的拓扑绝缘子。还已经表明，可以从从自洽的诞生近似获得的频段参数的重新归一化中理解这一系列的相变。在二维拓扑绝缘子的HGTE量子井中，栅极电极可以连续变化Rush-Baspin-Orbit相互作用和费米能的大小，因此可以通过实验验证这项研究中揭示的多个过渡。此外，我们分析了拓扑绝缘体中边缘状态的详细行为，发现布里鲁因边界附近有边缘状态，并成功地通过分析了晶格系统中的边缘状态。