強相関遍歴磁性体における光による高速磁性制御の理論

强相关巡磁材料光高速磁控理论

• 批准号: 18J10246
• 负责人: 小野 淳
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10246/
• 关键词: 強相関電子系; 遍歴磁性体; 光物性; 光誘起相転移; フロケ理論; 二重交換相互作用; RKKY相互作用

光照射により誘起される磁性の高速ダイナミクスを理論的に明らかにすることを目的として研究を遂行した．強相関遍歴磁性体の理論模型の一つである二重交換模型を対象として解析を行い，以下の成果を得た．(1)二重交換模型の強磁性金属相に光照射を行うことで，スピン間に反強磁性的な相互作用が誘起されること，ならびにこれが光照射下特有の電子状態におけるストーナー励起過程によって理解できることを明らかにした．光照射下の強磁性金属状態に注目し，マグノンのフロケ・グリーン関数をフント結合に関する摂動展開に基づいて計算した．光強度の増大とともにマグノンの分散関係はソフト化し，ある閾値強度において反強磁性的な不安定性が誘起されることを見出した．(2)二重交換系における光誘起反強磁性転移の実時間ダイナミクスにおいて，従来の計算よりも大きなサイズのクラスターに関して詳細な解析を行い，反強磁性状態が実現する前の過渡状態において有限のスカラー・ベクトルカイラリティを持つスピン構造が現れることを示した．この構造は有限のトポロジカル指数で特徴付けられ，初期状態に導入したランダムネスに大きく依存すること，ならびにクラスターサイズの増大とともに（準）安定化する傾向が見出された．(3)フント結合に関する弱結合領域からのアプローチとして常磁性金属状態を考え，フロケ・グリーン関数法を用いて光照射下の定常状態におけるスピン感受率の解析を行った．非平衡定常状態における感受率の表式を導出し，これを元に光振幅に関する最低次の補正項の解析的表式を得た．また，二次元正方格子ならびに一次元格子に関して具体的に感受率の数値計算を行った．解析の結果，光振動数がバンド幅と同程度以下の場合には複数のフロケバンドにフェルミ面が現れ，感受率にはフェルミ面間のネスティングベクトルに対応する波数に新たなピーク構造が現れること等が明らかになった．

这项研究的目的是从理论上阐明光照射引起的磁的高速动力学。我们分析了强相关巡回磁性材料的理论模型之一的双交换模型，并得到了以下结果。 （1）通过用光照射双交换模型的铁磁金属相，自旋之间会引起反铁磁相互作用，这是由光照射特有的电子态下的斯通纳激发过程引起的。明白了。针对光照射下的铁磁金属态，我们基于洪德耦合的微扰展开计算了磁振子的Floquet-Green函数。我们发现，随着光强度的增加，磁振子色散关系变软，并且在一定阈值强度下会引起反铁磁不稳定性。 (2) 在双交换系统中光致反铁磁转变的实时动力学中，我们对比常规计算中更大的团簇进行了详细分析，发现反铁磁态之前的瞬态中的有限状态为我们发现具有标量和矢量手性的自旋结构出现了。这种结构的特点是拓扑索引有限，我们发现它强烈依赖于引入初始状态的随机性，并且随着簇大小的增加，它往往会变得（准）稳定。 (3)将顺磁金属态视为从亨德耦合弱耦合区出发的途径，采用Floquet-Green函数方法分析了光照射下稳态下的自旋磁化率。导出了非平衡稳态下的磁化率的表达式，并且基于此，获得了关于光振幅的最低阶校正项的解析表达式。此外，我们还专门对二维方晶格和一维晶格进行了磁化率的数值计算。分析结果表明，当光频率与带宽大致相同或低于带宽时，费米面出现在多个Floquet带中，并且在与费米之间的嵌套矢量对应的波数处磁化率中出现新的峰值结构一切都变得清晰了。

项目成果

相関電子系における高次高調波の発生機構

相关电子系统中高次谐波的产生机制

• 发表时间: 2019
• 作者: 今井渉平;小野淳;石原純夫
• 通讯作者: 石原純夫