非平衡状態下で相関電子系の示す新奇物性の理論的研究

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量子ホール効果は、1980年代から二度にわたりノーベル賞を受賞した物性物理の中心的テーマの一つであり、最近では抵抗の標準となるほど日常的にも重要であるが、量子ホール効果を示す半導体に強いレーザー光を当てると、「光学的量子ホール効果」と呼ぶべき新現象が発生することを理論的に予言した。この効果は、近年発展が著しいテラヘルツ光領域におけるレーザー光学技術により観測可能であることが見積もられる。また、ポスト・シリコン材料として現在脚光を浴びているグラフェンにおいても、「偏光(ファラデー回転)で見る微細構造定数」という新奇な光学的量子ホール効果を予言した。量子ホール系の特徴はdcホール伝導度がトポロジカルに量子化されることであるが、ac領域に行ったときにホール伝導度がどう振舞うかには興味がもたれる。2DEGおよびグラフェン量子ホール系の光学ホール伝導度を不純物存在下で数値的に求め、ホール伝導度におけるプラトー構造が、量子化値はもたないもののac領域でもアンダーソン局在によってrobustに残ることを見出した。この効果は実験的にも池辺らによって、THz光によるファラデイ回転の測定によって観測された。特に今年度は、ac領域におけるアンダーソン局在の効果を詳しく調べるために、ホール伝導度と縦伝導度の2パラメータダイアグラムの繰り込みの流れを議論した。また2層グラフェンや3層グラフェンもそれぞれに特異な低エネルギー有効理論が実現しており興味が持たれるため、多層グラフェンのファラデイ回転について議論した。