Electronic State of Excitonic Insulator from viewpoint of Orbital Physics

从轨道物理角度看激子绝缘体的电子态

基本信息

批准号：
17H02916
负责人：
石原純夫
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至 2019
项目状态：
已结题

项目摘要

[1]強相関拡張された二軌道ハバード模型では、高スピン(HS)相と低スピン(LS)相の間に励起子絶縁体が現れる。この相境界付近で、弱いスピン軌道相互作用を採り入れると、HS相に内在する四重極自由度の揺らぎにより帯磁率が著しく増強されることを明らかにした。[2][1]の励起子絶縁体の模型において、変分クラスタ法を用いてvertex補正まで取りいれ、光学電導度を計算したところ、励起子絶縁相においては鋭いピークと連続スベクトルという特徴的な構造が得られ、この構造の積分値が励起子の秩序変数でスケールすることから、この相を特徴づける観測量であることを明らかにした。[3][1]の2軌道ハバード模型の電荷自由度をスピン自由度に読み替えたダイマースピンモデルのうちで、S=1から構成される系において3種類の四重極相を見出し、そのうちフェロネマティック相の比熱の温度依存性に特異なリエントラント現象が生じることを明らかにした。これらの四重極相は[1]の模型の励起子相と読み直すことができる。[4]励起子絶縁体の候補物質のコバルト酸化物のうち、反強磁性と焦電性を同時に示すマルチフェロイック物質BiCo03に着目し、の第一原理電子状態計算を行った。CoサイトをFeイオンで置換した際の圧電定数の変化を調べたところ、単斜晶構造Bi(Co, Fe)03が大きな圧電定数を示すのは、Co05ピラミッド配位の頂点酸素原子が対称性を下げることなく変位することにより、ピエゾテンソルの非対角項に寄与することが原因であることが分かった。また、スピン軌道相互作用を考慮したバンド計算により、反強磁性磁気空間群の対称性から許されるラシュバ効果を示すことを計算予測した。[5][4]のBiCo03のスピン軌道相互作用の効果の理解に参考となる有効モデルとして反強磁性絶縁体の一般化モデルを考案し、擬スピン描像を用いて系の性質をその詳細によらず解析的に明らかにする方法論を開発した。2種類のマグノン(擬スピン自由度)が混成して熱ホール効果やスピンテクスチャを生じる機構として、過去に知られていたスピン軌道相互作用以外に、Kitaev相互作用を含め、多くの空間的に反対称な相互作用が新たに加わることを明らかにした。

[1]在密切相关的，扩展的两轨哈伯德模型中，激子绝缘子出现在高旋转（HS）和低自旋（LS）阶段之间。已经发现，当在该相边界附近采用弱自旋轨道相互作用时，通过在HS相固有的四极自由度的波动显着增强了磁敏感性。 [2] [1]使用变异群集方法和光学电导率进行了激子绝缘子的模型，并计算了光学电导率，并在Inviton绝缘阶段获得了锐峰和连续派对的特征结构，并且该结构的积分尺度与该阶段的阶段有关，这是一个阶段，这是一个阶段，这是一个阶段，这是一个阶段，这是一个观察到的。在[3] [1]中两轨哈伯德模型的电荷自由度的二聚体自旋模型中，将三种类型的四杆相结合在一个由S = 1组成的系统中，并且揭示了独特的重新进入现象在特定温度依赖武装器的温度依赖性中出现。这些四极阶段可以重新阅读为模型的激子阶段[1]。 [4]第一原理电子状态计算是通过关注多效材料BICO03来进行的，多效材料BICO03同时在钴氧化物中表现出抗铁磁特性和pyroelectric特性，这是抗激元胰岛素的候选物质。当我们调查用Fe离子代替CO位点时的压电常数变化时，我们发现单斜结构BI（CO，Fe，Fe，Fe）03表现出较大的压电常数，因为CO05 Pyramid坐标中的Apex氧原子在不降低对称性的情况下会导致Adia veria veriagonal eardia diaia diaia diaia diaia ciezotens。此外，可以通过频段计算考虑自旋轨道相互作用来计算并预测，通过频带计算，RASHVA效应从反铁磁磁性空间组的对称性允许。 [5] [4]我们设计了一种抗铁磁绝缘子的广义模型，是一种有效的模型，以帮助了解BICO03中自旋轨道相互作用的影响，并开发了一种使用伪旋转图像来阐明系统特性的方法，无论其细节如何。据透露，除了先前已知的自旋轨道相互作用外，包括Kitaev相互作用在内的许多新的空间抗对称相互作用也被添加为结合了两种类型的强元（伪旋转自由度）的机制，以产生热霍尔效应和自旋纹理。

项目成果

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专利数量（0）

Optical control of magnetism in double exchange system

双交换系统磁光控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Wakabayashi Yuki K.;Nonaka Yosuke;Takeda Yukiharu;Sakamoto Shoya;Ikeda Keisuke;Chi Zhendong;Shibata Goro;Tanaka Arata;Saitoh Yuji;Yamagami Hiroshi;Tanaka Masaaki;Fujimori Atsushi;Nakane Ryosho;A. Ono and S. Ishihara
通讯作者：
A. Ono and S. Ishihara

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