ペロブスカイト及び遷移金属ダイカルコゲナイドの超高速光物性に関する研究

本研究は、ペロブスカイトや遷移金属ダイカルコゲナイドなどの物質群に対し、高次高調波発生を始めとする超高速・非線形光応答に対して第一原理計算を遂行し、その特徴を明らかにすることを目的とする。本年度はまず、遷移金属ダイカルコゲナイドなどの２次元単原子層物質に高強度パルス光が照射した際に起こる非線形光応答を記述する理論と計算法の基礎に関する確認を行なった。計算には、代表者のグループで開発を進めている時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理計算コードSALMONを用いた。特に、パルス光が斜方入射し電場が原子層に垂直な成分を持ち面に垂直な分極の成分が生じる場合に、これをスラブ近似で扱うことの妥当性を調べた。その結果、最も単純な原子層物質であるグラフェンに対し電場を垂直方向に印加した計算を行うと、電場による電子励起エネルギーが、本来依存すべきではないスラブの厚さに大きく依存することを明らかにした。これは、スラブ近似においてスカラーポテンシャルが周期的であると仮定したことに原因があると考えられ、現在境界条件を改善する検討を進めている。また、２次元物質の示す非線形光応答として、２層からなる原子層物質が回転により歪みを持つモアレ構造がもたらす非線形光応答に関心が持たれている。そのような光応答を明らかにすることを目的として、まずモアレ構造の基底状態構築を行なった。今後、原子層に垂直に直線偏光や楕円偏光を持つパルス光が入射する場合に、高次高調波発生などの非線形光応答の特徴を調べることを計画している。

本研究は、ペロブスカイトや遷移金属ダイカルコゲナイドなどの物質群に対し、高次高調波発生を始めとする超高速・非線形光応答に対して第一原理計算を遂行し、その特徴を明らかにすることを目的とする。本年度はまず、遷移金属ダイカルコゲナイドなどの２次元単原子層物質に高強度パルス光が照射した際に起こる非線形光応答を記述する理論と計算法の基礎に関する確認を行なった。計算には、代表者のグループで開発を進めている時間依存密度汎関数理論に基づく第一原理計算コードSALMONを用いた。特に、パルス光が斜方入射し電場が原子層に垂直な成分を持ち面に垂直な分極の成分が生じる場合に、これをスラブ近似で扱うことの妥当性を調べた。その結果、最も単純な原子層物質であるグラフェンに対し電場を垂直方向に印加した計算を行うと、電場による電子励起エネルギーが、本来依存すべきではないスラブの厚さに大きく依存することを明らかにした。これは、スラブ近似においてスカラーポテンシャルが周期的であると仮定したことに原因があると考えられ、現在境界条件を改善する検討を進めている。また、２次元物質の示す非線形光応答として、２層からなる原子層物質が回転により歪みを持つモアレ構造がもたらす非線形光応答に関心が持たれている。そのような光応答を明らかにすることを目的として、まずモアレ構造の基底状態構築を行なった。今後、原子層に垂直に直線偏光や楕円偏光を持つパルス光が入射する場合に、高次高調波発生などの非線形光応答の特徴を調べることを計画している。