放射光X線散乱による遷移金属酸化物に対する時間分解励起スペクトルの理論

使用同步加速器 X 射线散射的过渡金属氧化物时间分辨激发光谱理论

基本信息

批准号：
22K03500
负责人：
筒井健二
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
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

项目摘要

時間分解ラマン散乱や時間分解共鳴非弾性X線散乱等により超高速スピン・ダイナミクスの情報が得られるようになってきた．反強磁性モット絶縁体に対してもこれらポンプ・プローブ法が適用され，それぞれ２マグノン励起やスピン励起に関する興味深い現象，例えば光照射後のスペクトル強度変化などが観測され始めている．本研究では，二次元正方格子モット絶縁体における光励起非平衡状態での２マグノン励起スペクトルおよびスピン励起スペクトルをハバード模型の有限サイズ系に対する数値的厳密対角化法に基づく大規模数値計算より調べた．その結果２マグノン励起スペクトルおよびスピン励起スペクトルどちらも，ポンプ光が吸収スペクトルの吸収端に対応するエネルギーの時に，平衡状態での励起よりも低いエネルギーの励起が現れること，そしてスピン励起ではそれらが異方的な励起となっていることを見いだした．このような特徴を持った光励起非平衡状態でのスペクトルの起源を探るために，ポンプ光照射後の波動関数を正方格子の対称性表現により分類することによって励起スペクトルを調べた．その結果，1光子吸収状態に対応するE表現の状態が低エネルギー励起に寄与していることが明らかとなった．そしてその状態の中でも，ホロン・ダブロン対のエキシトン的な状態である1光子吸収端の状態がこの低エネルギーの励起スペクトル強度の増加に重要な役割を果たしていることが分かった．この成果は論文として発表し，国内外の会議で招待講演などで報告した．

通过时间分辨的拉曼散射和时间分辨的谐振非弹性X射线散射已获得超快速的自旋动力学信息。这些泵探针方法也已应用于抗铁磁莫特绝缘子，并且与两种镁激发和旋转激发有关的有趣现象，例如光照射后光谱强度的变化，开始观察到。在这项研究中，使用基于数值严格的斜数方法的大规模数值计算，研究了二维方形晶格莫特绝缘子在光激发的非平衡状态中的两个亮元激发光谱和自旋激发光谱。结果，发现两个镁激发光谱和自旋激发光谱都表明，当泵灯处于对应于吸收光谱的吸收边缘的能量时，与平衡的能量相比，能量较低，并且它们是旋转激发中的各向异性激发。为了研究具有此类特征的光激发非平衡状态中光谱的起源，通过使用平方晶格的对称表示，通过对泵光照射后的波函数进行分类来研究激发光谱。结果，揭示了与单光子吸收态相对应的E表达状态有助于低能激发。在这些状态中，发现单光子吸收边缘的状态是霍隆 - 杜布朗对的激子样状态，在增加低能时的激发光谱强度方面起着重要作用。结果是作为论文提出的，并在国内和国际上的会议上被邀请讲座。