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

基本信息

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

项目摘要

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。

在固体（半导体，介电）电子系统中，具有高强度的高强度飞秒激光脉冲辐照的高强度场现象和超高速度电子动力学在学术上是最前沿的，并且从激光处理和Petahertz Electronic和Petahertz Electronic等工业应用方面也很重要，并且在最近的近期引起了人们的关注。这项研究开发了一种实时的第一原理计算方法，该方法可以准确模拟高强度场现象，即从价带到传导带（多光子激发和隧道过渡），带中的电子动力学，载体散射和较高的谐波发电，包括电子相关，包括电子动力学，包括电子相关性。我们将扩展我们为原子和分子开发的独特，出色的第一原理计算技术，以便我们可以处理固体。我们将尝试使用气相原子和分子实现许多结果的多位和簇扩展，并探索更有效的结果。在2022财年中，我们将时间依赖性优化的统一耦合聚类方法扩展了，我们已经开发了用于分子中多电体动力学的量子古典混合计算，并将其开发到周期性系统中。到目前为止，我们已经成功地通过假想时间的演化使用高斯基础功能来成功找到一维氢链的基态。此外，为了为Bloch函数的相位问题提供答案，在实时第一原理计算固体（周期系统）中很重要，我们还开始开发更基本的理论，描述了周期系统与电磁领域之间的相互作用。通过考虑一个复杂的系统与量化的电磁场结合，可以确定轨道从变化原理中的复杂相的自由度。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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
通讯作者：
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

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mizuki Tani;Kakeru Sasaki;Yasushi Shinohara;and Kenichi L. Ishikawa
通讯作者：
and Kenichi L. Ishikawa

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作者：
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石川顕一其他文献

重粒子線治療用のLET非依存蛍光ゲル線量計の開発

开发用于重离子治疗的不依赖于 LET 的荧光凝胶剂量计

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
前山拓哉;福西暢尚;石川顕一;福田茂一
通讯作者：
福田茂一

時間依存結合クラスター理論の開発と強光子場中の電子ダイナミクスへの応用

瞬态耦合团簇理论的发展及其在强光子场电子动力学中的应用

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
織茂悠貴;佐藤健;石川顕一;Kenichi L. Ishikawa;Kenichi Ishikawa;Kenichi L. Ishikawa;Takeshi Sato;Takeshi Sato;Takeshi Sato;佐藤　健
通讯作者：
佐藤　健