Multi-scale analysis of the photocurrent response and dynamic properties of antiferromagnets

反铁磁体光电流响应和动态特性的多尺度分析

基本信息

批准号：
21J00453
负责人：
渡邉光
金额：
$ 2.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は反強磁性体等が示す磁気的なパリティの破れに着目し、その特徴的な物性の開拓を目指すものである。具体的には光・電気変換などの光物性応答の増強、あるいは複雑な磁気構造や磁性と他自由度の間の協奏により発現する新奇なダイナミクスの理論的解析を行う。本年度においては昨年度より進めている、トポロジカル絶縁体を用いた磁気的光電流応答の解析、および広い空間スケールにわたる物性現象における磁気的パリティの破れの効果の理論的検証を行った。前者についてはトポロジカル物質に特有の電子の量子幾何を利用したものである。特筆すべき点として、これまであまり着目されていない量子計量の物性応答における役割を明らかにしており、今後の実験的実証が期待される。後者について、共同研究などを主として、メタマテリアル磁性体におけるスイッチ可能な光電流応答の起源・非共鳴光による光電流応答生成の可能性・トポロジカルな磁気構造に創発される新奇な磁気多極子自由度などの解明をおこなった。これら現象はミクロ・メソ・セミマクロと複数の空間スケールにわたるものであるが、各現象は磁気秩序による対称性の破れ、あるいは保護された対称性によって統一的に理解できることから、磁気的パリティの破れを持つ系をキーワードとした広範な研究テーマへの展開を示唆しているといえる。さらに光・磁性が強くカップルした系についてもミクロな電子ハミルトニアンに立脚した計算を進めており、特に磁性ダイナミクスに由来して増強される光・電気物性を同定できた。

该研究主题着重于抗铁磁铁等表现出的磁平等元素，旨在发展它们的独特物理特性。具体而言，我们将对新型动力学进行理论分析，这些动力学通过增强光电响应（例如光电转换）或磁性和其他自由度之间的复杂磁性结构和音乐会来表现出来。今年，我们使用拓扑绝缘子对磁光电流响应进行了分析，拓扑绝缘子自去年以来就已经进行了，并在广泛的空间尺度上对磁平性破裂现象中的磁奇偶校验的影响进行了理论验证。前者使用电子的量子几何形状，这是拓扑材料独有的。一个特别值得注意的是，量子指标在物理反应中的作用并非集中在物理反应中，并且已经被澄清了，并且预计将来会进行实验示范。后者主要是通过协作研究来阐明超材料磁体中可切换光电流响应的起源，这是通过非谐波光产生光电流响应的可能性，以及在拓扑磁性结构中可以产生的新型磁性自由度磁性多层自由度。这些现象跨越了多个空间尺度，例如微 - 摩西 - 麦克罗，但是由于每个现象可以通过磁性或受保护的对称性引起的对称性统一，因此可以说，它正在发展为众多的研究主题，具有破坏磁性磁性的系统的关键字。此外，计算是基于微电子哈密顿量对具有强光学和磁性特性的系统进行的，并且特别有可能增强的光学和电气性能。