Quantitative analyses of quantum many-body interactions in low-dimensional electron systems with hidden spin polarization

具有隐藏自旋极化的低维电子系统中量子多体相互作用的定量分析

• 批准号: 22K03495
• 负责人: 島田 賢也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03495/
• 关键词: 角度分解光電子分光; ノンシンモルフィック空間群; スピン軌道相互作用; 隠れたスピン偏極; 量子多体相互作用; 準粒子

本研究では、らせん操作および映進操作（グライド操作）に関する対称性をもつノンシンモルフィック空間群に含まれる結晶構造を持ち、強いスピン軌道相互作用が働くことにより隠れたスピン偏極が期待される化合物単結晶を作製し、高分解能（スピン）角度分解光電子分光（ARPES）により、そのフェルミ面・バンド構造・スピンテクスチャを実験的に明らかにする。またベイズ推定を用いた新たなARPESスペクトル形状解析プログラムを開発し、フェルミ準位近傍の準粒子状態を支配する量子多体相互作用〔電子－格子、電子－電子、電子－不純物（格子欠陥）相互作用〕を系統的に定量化し、マクロ物性を一電子近似を超えた多電子描像で理解することを目的としている。令和４年度の研究成果としては以下のとおり。(1) ベイズ推定を用いたARPESスペクトルの解析プログラムの開発をすすめ、ビスマス系銅酸化物高温超伝導体（Bi2201）に適用した。実験で得られたフェルミ面形状を強束縛近似で解析することにより一電子バンドを決定し、ARPESスペクトルから電子－格子、電子－電子相互作用に由来する自己エネルギーのモデル関数を特徴づける10個のパラメータを非経験的に決定できた。(2) 典型的なトポロジカル絶縁体Bi2Te3の単結晶を作製し、そのトポロジカル表面電子状態の温度依存性をARPESにより詳細に調べた。電子－格子相互作用に由来するバンド分散の折れ曲がり構造は観測されず、電子－格子相互作用は極めて弱いことがわかった。またディラック点から測ったエネルギーに依存して電子－格子結合定数が変化することが初めて明らかになり、第一原理計算との比較から、その大きさが散乱チャンネルの数に比例することが明らかとなった。この研究成果論文のプレスリリースを行い、科学新聞、Science Japanで取り上げられた。

在这项研究中，我们构建了具有与螺旋和折射操作（GLIDE操作）的对称性中包含的晶体结构的单晶体，并有望由于强烈的自旋 - 轨道相互作用而隐藏了旋转极化，并且在实验上揭示了使用高分子的旋转式（旋转旋转）的旋转图片（旋转）spectrory photectron compertron compertron（rancorron）。我们还使用贝叶斯估计开发了一个新的ARPES光谱分析程序，并旨在系统地量化量子多体相互作用（电子晶体，电子电子，电子功能不全（晶格缺陷）相互作用），这些相互作用（晶格缺陷相互作用）控制了近距离元素图像，以了解元素的属性图像，这些属性是在FERMI级别附近的。 2022财政年度的研究结果如下：（1）我们使用贝叶斯估计促进了ARPES光谱分析程序的开发，并将其应用于基于二氧化碳的铜氧化铜高温超导体（BI2201）。通过使用紧密结合的近似值分析在实验中获得的费米表面形状以及十个表征从电子静电和电子 - 电子相互作用从ARPES频谱中得出的自我能源的模型函数来确定单电子带的确定。 （2）制造了典型拓扑绝缘子BI2TE3的单个晶体，并使用ARPE详细研究了拓扑表面电子状态的温度依赖性。未观察到源自电子 - 武器相互作用的带分散的折叠结构，并且发现电子静态相互作用非常弱。同样清楚的是，首次清楚地表明，根据从狄拉克点测得的能量，电子晶格耦合常数变化的变化，并且与第一原理计算的比较表明，其大小与散射通道的数量成正比。这项研究发现的新闻稿发表在《科学报》和《日本科学》中。

项目成果

Correlation between changeover from weak antilocalization (WAL) to weak localization (WL) and positive to negative magnetoresistance in S-doped Bi1.5Sb0.5Te1.3Se1.7

• DOI: 10.1063/5.0094556
• 发表时间: 2022-07-18
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Singh，Mahima;Ghosh，Labanya;Chatterjee，Sandip
• 通讯作者: Chatterjee，Sandip

IIT-BHU/IIT-Mandi(インド)

IIT-BHU/IIT-Mandi（印度）

Electronic transport studies of Ag-doped Bi2Se3 topological insulator

• DOI: 10.1063/5.0102131
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Shailja Sharma;Shiv Kumar;Ashok Kumar;K. Shimada;C. S. Yadav

Evaluation of Self-Energy in Overdoped Bi2201 by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy

用角分辨光电发射光谱法评价过掺杂 Bi2201 的自能

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Miyai;Shiv. Kumar;T. Kurosawa;M. Oda;S. Ideta;K. Shimada
• 通讯作者: K. Shimada

Exploration of Novel Topological Semimetal and Evolution of the Electronic Structure Using High-Resolution ARPES

利用高分辨率 ARPES 探索新型拓扑半金属和电子结构演化

• 发表时间: 2023
• 作者: Yogendra Kumar;Shiv Kumar;Kenya Shimada
• 通讯作者: Kenya Shimada