Real-time wave-function theory of multielectron dynamics in solids under intense laser fields

强激光场下固体多电子动力学的实时波函数理论

• 批准号: 22K18982
• 负责人: 石川 顕一
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18982/
• 关键词: アト秒科学; レーザー加工; 高強度場物理; 第一原理計算

高強度フェムト秒レーザーパルスを照射された固体（半導体 、誘電体）電子系で起こる高強度場現象や超高速電子ダイナミクスは、学術的にも最先端で、またレーザー加工、ペタヘルツエレクトロニクスなどの産業応用の観点からも重要であり、近年急速に注目されている。本研究では、高強度場現象、すなわち、価電子帯から伝導帯への強励起（多光子励起 やトンネル遷移）、バンド内での電子ダイナミクス、キャリア散乱、高次高調波発生等の過程を、電子相関を含めて正確にシミュレーションする実時間第一原理計算手法を開拓する。我々がこれまで原子・分子を対象に開発してきた独自の卓越した第一原理計算技術を、固体を取り扱えるように拡張する。我々が気相の原子・分子で多くの成果をあげている多配置展開とクラスター展開を試し、より効率的なものを探索する。2022年度は、分子中の多電子ダイナミクスの量子・古典ハイブリッド計算のために開発してきた時間依存最適化ユニタリ結合クラスター法を周期系に拡張した。これまでのところ、Gauss型基底関数を用いた一次元水素鎖の基底状態を、虚数時間発展によって求めることに成功している。また、固体（周期系）の実時間第一原理計算で重要となるブロッホ関数の位相問題に解答を与えることを目指して、周期系と電磁場の相互作用を記述するより基礎的な理論の開発も開始した。量子化された電磁場と結合した複合系を考えることで、軌道の複素位相の自由度を変分原理から決定できる可能性を示した。

High intensity field phenomena, ultra-high-speed electron systems, academic pioneers, industrial applications, processing, and industrial applications have become important in recent years. This research develops real-time first-principles calculation methods that include high-intensity field phenomena, strong excitation (multiphoton excitation and electron migration) from the electron band to the conduction band, electronic noise in the background, chaos, high-order and high-frequency wave generation, etc., and include electronic correlation to correctly simulate the process. We have developed atomic and molecular imaging techniques independently of first-principles computing techniques and solid-state imaging techniques. We have a lot of research on atomic and molecular physics. In 2022, the development of multi-electron quantum computation in molecules and classical quantum computation in time-dependent optimization was studied. The basic state of a one-dimensional water element lock and the development of an imaginary number of times are successfully solved. The first principle calculation of time in solids (periodic systems) is important for the solution of phase problems related to the periodic system and the description of the interaction of electromagnetic fields. Quantum electromagnetic field and combination of complex systems to investigate the degree of freedom of orbital complex phase to determine the possibility of

项目成果

Enhanced energy deposition and carrier generation in silicon induced by two-color intense femtosecond laser pulses

• DOI: 10.1103/physrevb.106.195141
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: M. Tani;K. Sasaki;Y. Shinohara;K. Ishikawa

東京大学大学院工学系研究科石川研究室

东京大学大学院工学研究科石川实验室

Ab Initio Study on Enhanced Energy Transfer from Intense Dual-Color Laser Fields to a Semiconductor

从强双色激光场到半导体的增强能量转移的从头算研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Mizuki Tani; Kakeru Sasaki;Yasushi Shinohara;and Kenichi L. Ishikawa
• 通讯作者: and Kenichi L. Ishikawa

Enhanced Energy Transfer from Two-Color Femtosecond Laser Pulses to Silicon (口頭）

增强从双色飞秒激光脉冲到硅的能量传输（口服）

• 发表时间: 2022
• 作者: Mizuki Tani;Kakeru Sasaki;Yasushi Shinohara;and Kenichi L. Ishikawa
• 通讯作者: and Kenichi L. Ishikawa