Theory and verification of electromagnetic duality in Dirac electron systems

狄拉克电子系统电磁对偶性的理论与验证

基本信息

批准号：
21K03426
负责人：
前橋英明
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者（前橋）は、ディラック電子系関連物質における異常物性、特に（１）ねじれた二層グラフェンにおけるプランキアン抵抗と呼ばれる温度に比例する抵抗と（２）ワイル半金属におけるウィーデマン・フランツ則の破れと関連して、輸送現象と熱電効果に対するクーロン斥力の影響を理論的に調べた。また、研究分担者（藤山）は、（３）α-(BETS)2I3におけるクーロン斥力の影響を調べるために誘電率の測定を行った。（１）ねじれた二層グラフェンではループカレント秩序と呼ばれる時間反転と空間反転に対して符号を変える新規な秩序が生じている可能性が理論的に示唆されており、その量子臨界点近傍の物性は量子xyモデルのトポロジカルな揺らぎによって散乱されるフェルミオンのモデルによって記述される。このモデルに基づき久保公式を正確に解くことにより、電気抵抗が温度に比例することを示すとともに、熱伝導度は温度に依存しない定数となり、ゼーベック係数は温度に対数的に依存する質量増強因子をもつことを明らかにした。（２）ワイル半金属におけるウィーデマン・フランツ則の破れは、半金属特有の電子ホール散乱に起因することが指摘されている。そこで、電子ホール散乱が支配的である半金属のボルツマン方程式を変分法を用いて系統的に解くことにより、そのローレンツ比とゼーベック係数を求めた。その結果、電子数とホール数が異なる非補償半金属では熱電性能が著しく向上する可能性があることを見出した。（３）α-(BETS)2I3の電気抵抗は50K以下で半導体的な温度依存性をもち、電荷秩序相転移の可能性が指摘されている。しかし、誘電率の測定結果は面間方向の電気抵抗とほぼ同じ振る舞いを示し50K付近でなんら異常は観測されなかった。このため、クーロン反発に伴う電荷秩序相転移の可能性は排除された。

首席研究员（前桥）正在研究与狄拉克电子系统相关的材料的异常物理性质，特别是（1）扭转双层石墨烯中与温度成正比的电阻（称为普朗克电阻），以及（2）与韦尔半金属相关的维德曼-弗朗茨定律。断裂，从理论上研究了库仑斥力对输运现象和热电效应的影响。此外，共同研究员（Fujiyama）测量了介电常数，以研究库仑斥力对（3）α-（BETS）2I3的影响。 (1) 理论上提出，扭曲双层石墨烯中可能会出现一种称为环电流序的新序，其相对于时间反转和空间反转改变符号，并且其在量子临界点附近的物理性质由模型描述由量子 xy 模型的拓扑涨落散射的费米子。通过基于该模型精确求解Kubo公式，表明电阻与温度成正比，热导率是不依赖于温度的常数，而塞贝克系数是与温度呈对数关系的质量增强因子。据透露，确实有。 (2)有人指出，Weyl半金属违反Wiedemann-Franz定律是由半金属特有的电子空穴散射引起的。因此，我们通过变分法系统地求解以电子空穴散射为主的准金属的玻尔兹曼方程，计算了洛伦兹比和塞贝克系数。结果，他们发现具有不同数量电子和空穴的未补偿半金属可以显着提高热电性能。 (3)α-(BETS)2I3的电阻在50K以下具有类似半导体的温度依赖性，并指出了电荷有序相变的可能性。然而，介电常数测量结果显示出与面间方向的电阻几乎相同的行为，并且在50K附近没有观察到异常。因此，排除了与库仑排斥相关的电荷有序相变的可能性。