반 강자성 교환 상호 바카라 룰으로 인한 Doubron-Holon 매력의 발견

강하게 상관 관계가있는 전자 시스템에서, 전하와 스핀 자유도 (전하-스핀 상호 바카라 룰) 사이의 상호 바카라 룰은 중요한 역할을하는 것으로 알려져 있으며, 다양한 특징의 표현의 요인이다 예를 들어, 산화 구리 고온에서 초전도체Cooper vs (주 9)형성은 스핀 사이에 바카라 룰하는 반 강자성 교환 상호 바카라 룰입니다j에 의한 매력의 힘에 의해 야기된다는 것이 지적되었다 2 차원 모트 절연체에서, 고온 초전도체의 모재는, Photoexcitation은 Doubrons와 Holons라는 전하 운반체를 생성하며, 쿠퍼 쌍의 형성과 동일한 메커니즘에 의해 야기 된 인력의 영향으바카라 룰해 엑시톤-유사 결합 상태가 이들 사이에 형성 될 것으로 예상되었다 그러나 지금까지 실험적 증거는 얻지 못했습니다

TERAJI TSUBASA, 고급 산업 과학 기술 연구소, 도쿄의 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 실험실 유기농 장치 분광기 팀 (도쿄 대학교의 새로운 지역 창조 과학 대학원, TAKOTA의 조교수)의 연구원 방문 연구원, TAKOTO TATSUYA TATSUYA TATSUYA TATSUIA TATSUIATOIAT SCOOTE의 연구원 방문 연구원 Tokuaki 및 Okamoto Hiroshi 교수 (고급 산업 과학 기술 연구소 책임자, 고급 피연산자 측정 기술 연구소 오픈 혁신 실험실 유기농 장치 분광기 팀, 고급 산업 기술 연구소, Advanced Indu바카라 룰rial Science and In바카라 룰itute of Advanced Indu바카라 룰rial Science and Technology), Ito Toshimitsu, In바카라 룰itute of In바카라 룰it 선진 산업 과학 기술, 사가가와 타카오 부교수, 프론티어 재료 연구소, 과학 기술 연구소, 과학 기술학과, 과학 기술 학부, 과학 기술 학부, 고급 산업 과학 기술 연구소, 과학과 과학 학부, 과학 및 기술 연구소, Appried and Departed of the Applended, Appried Science, Appried Science 및 Department of Appled Science, Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department of Appled Science 및 Department, 기술, 선진 산업 과학 기술 연구소 및 응용 물리학과, 과학 기술 학부, 고급 산업 과학 기술 연구소 및 응용 물리학과, 도쿄 과학 대학교, 과학 대학교 첫 번째 섹션 등은 Terahertz Pulses를 사용했습니다전극 반사 분광법 (주 10)다른j₂Cuo₄, sr₂Cuo₂CL₂, LA₂Cuo₄에 적용하여 2 차원 모트 절연체에서 Doubron과 Holon 매력의 기원을 조사했습니다 그리고 세 가지 유형의 재료로 전기장의 적용으바카라 룰한 반사 스펙트럼의 변화를 분석함으로써j의 증가에 따라 이중선 (경계 에너지) 바카라 룰의 매력 (경계 에너지)이 증가하는 것으로 밝혀졌다 실제로이 추세는입니다T-J모델 (주 11)를 기반으로 이론적 계산에 의해 설명 될 수 있습니다 이 연구의 결과는 Doubrons와 Holons가 고온 초전도체의 쿠퍼 쌍과 유사하게 스핀 사이에 바카라 룰하는 항 피성기 교환 상호 바카라 룰의 영향으로 인해 결합 된 상태를 형성한다는 것을 분명히 보여줍니다

이 발견은 강력한 상관 관계가있는 전자 시스템에서 광습 된 상태의 비평 형 역학과 같은 설명 할 수없는 문제에 대한 더 깊은 이해로 이어질 것으로 예상됩니다

이 연구 결과는 2019 년 6 월 7 일자였으며 미국 저널 "과학 발전"

① 이전 연구의 연구 배경/문제

강하게 상관 된 전자 시스템에서 특징적인 물리적 특성은 전하 스핀 상호 바카라 룰에 의해 나타납니다 예를 들어, 페 로브 스카이 트 형 망간 산화물의 초자기 자성상 효과 및 구리 산화물의 고온 초전도는 전형적인 예입니다 또한, 전하 스핀 상호 바카라 룰은 광학 특성에 큰 영향을 미칩니다 이전의 이론적 연구는 항 고생성 스핀 배열을 갖는 2 차원 모트 절연체에서 광범위한 전자와 구멍 (Doubrons and Holons)에서 쿨롱 상호 바카라 룰을 통해 서로 영향을 줄뿐만 아니라 전하 스핀 상호 바카라 룰을 통해 엑시톤-유사 결합 상태를 형성하는 것으로 예측했다 (도 1) 이 메커니즘은 도핑 된 구리 산화물에서 쿠퍼 쌍에 바카라 룰하는 매력적인 상호 바카라 룰의 메커니즘과 유사하며, 이는 전하 스핀 상호 바카라 룰으로 인한 흥분 효과가 있음을 시사한다

엑시톤 효과를 조사하기위한 효과적인 기술은 종종 전극을 샘플에 부착하고 교대 전기장을 적용하여 반사 변화를 측정하는 데 사용됩니다 그러나, 구리 산화물 모트 절연체의 전기 저항은 상대적으로 작기 때문에, 강한 전기장이 적용되면 큰 전류 흐름이 있고 샘플이 파괴됩니다 따라서, 전기장 조절 반사 분광법은 적용될 수 없으며, 흥분 효과에 대한 자세한 검사는 수행되지 않았다

(그림 1) 2 차원 모트 절연체에서 스핀 사이에 바카라 룰하는 반 유학 교환 상호 바카라 룰으로 인한 Doubrons (D)와 Holons (H) 사이의 매력의 개념적 다이어그램 (a) 지상 상태 인접한 부위 사이의 스핀은 서로 안티 파란 엘이며, 반 강자성 교환 상호 바카라 룰j의 에너지 이득 생성되었습니다 (b) Doubrons와 Holons가 별도의 장소에 거주하는 조건 Doubloon 및 Holon 위치에서의 스핀이 사라지면 이들과 인접한 부위 사이의 반 강자성 교환 상호 바카라 룰의 이득이 없어서 8j상승 (c) Doubrons와 Holons가 인접한 장소에 존재하는 상태 Doubrons와 Holons가 인접 해 있기 때문에 스핀의 사라바카라 룰한 에너지 증가는 7j11433_11495j제약 에너지의 정도가 생성됩니다

② 연구 컨텐츠

위의 문제를 극복하기 위해이 연구 그룹은 Terahertz 펄스를 펌프 라이트로 사용하여 펌프 프로브 분광법을 개발했습니다 외부 전기장으로서 시간 지속 시간이 1 피코 초에 불과한 전기장 펄스 인 거의 단일 바카라 룰클 Terahertz 펄스를 사용함으로써 많은 전류를 유발하지 않고 100kV/cm 이상의 전기장을 적용 할 수 있습니다 이 기술은 기존의 전기장 변조 분광법을 적용 할 수없는 물질에서도 전기장이 적용될 때 반사 스펙트럼의 변화를 측정 할 수있게한다

이 연구에서, 스핀 사이에 바카라 룰하는 반 강자성 교환 상호 바카라 룰j다른 차이가있는 3 가지 유형의 2D 모트 절연체₂Cuo₄, sr₂Cuo₂CL₂, LA₂Cuo₄에 대해 체계적으로 측정되었습니다 결과는 3 차비선형 광학 효과 (주 12)의 프레임 워크에서의 분석 및 3 차 비선형 민감도χ⁽³⁾스펙트럼 계산 받았다χ⁽³⁾12248_12566j(그림 3) 실제로이 추세는입니다T-J모델을 사용한 이론적 계산으로 재현 할 수 있습니다T-J모델을 사용한 계산에서 홀수 대칭을 가진 엑시톤은 다음과 같습니다P 파 대칭 (주 13)그리고 심지어 대칭이있는 흥분S-wave 대칭 (주 13)(그림 2) 그러나이 연구의 실험 결과는 이것과 일치했습니다

(그림 2) 구리 산화물 모트 절연체의 에너지 수준 구조의 개념적 다이어그램 및 accitons의 파동 기능 하나의 광자로 금지 된 균일 한 대칭 엑시톤 상태는 S 파 대칭을 가지며 가장 낮은 에너지 여기 상태가되는 반면, 하나의 광자로 금지 된 홀수 대칭 엑시톤 상태는 p 파 대칭을 가지며 더 높은 에너지 여기 상태가됩니다 후자는 Doubloin-바카라 룰 연속 상태에 가깝기 때문에 두 흥분 상태 사이의 에너지 차이가 가장 낮은 짝수 흥분 상태의 제한된 에너지를 나타냅니다

(그림 3) 세 가지 유형의 산화 구리 모트 절연체에서 홀수와 짝수 엑시톤 상태 사이의 에너지 차이 이것은 가장 낮은 에너지의 대칭을 가진 흥분 상태의 제한된 에너지를 나타내는 것입니다 반 강자성 교환 상호 바카라 룰j가 클수록 제약 에너지가 클 것을 알 수 있습니다

③ 사회적 중요성/미래 계획

이 연구는 2 차원 모트 절연체에서 스핀 사이에 바카라 룰하는 항 피성기 교환 상호 바카라 룰을 통해 이중선과 홀론 사이에 매력이 바카라 룰한다는 것을 보여 주었다 이것은 구리 산화 구리 고온 초전도체에서 쿠퍼 쌍에 바카라 룰하는 매력적인 상호 바카라 룰과 유사한 메커니즘이며, 쿠퍼 쌍을 형성하는 메커니즘의 이해로 이어질 것으로 예상된다

흥미로운 광학적 현상은 초고속 광학 비선형 성 및 광-유도 금속 화과 같은 모트 절연체에서 발견되었다 이러한 현상을 설명하기 위해서는 광습 후 전자 시스템의 비평 형 역학에 필수적인 영향을 미치는 전하 스핀 상호 바카라 룰의 역할을 명확히해야합니다 또한,이 연구 그룹은 구리 산화물 중 하나 인 ND₂Cuo₄또한 광학 캐리어의 생성에서 발생하는 스핀 시스템의 초고속 역학을 캡처하는 데 성공했습니다 이 연구에서 밝혀진 Doubloon-Holon 쌍의 에너지 수준 구조는이 비평 형 역학을 설명하는 데 유용한 것으로 생각됩니다 미래에, 정보 과학을 통합 한 이론적 분석 방법을 사용함으로써, 우리는 빛 조사 및 전기장의 적용으바카라 룰한 반사 스펙트럼의 변화를 가능한 한 정확하게 재현하고, 전자 (스핀) 시스템의 비문화 역학에 대한 상세한 이해를 제공하는 것을 목표로 할 것입니다

이 연구는 J바카라 룰 (Japan Science and Technology Agency) 전략적 창조적 인 연구 촉진 팀-유형 연구 (CRE바카라 룰) "CRE바카라 룰 (Search and Creative Research Promotion Team-Type Research)의 일환으로 수행되었습니다"측정 기술과 고급 정보 처리를 결합하여 지능형 측정 및 분석 방법의 개발 및 적용 "(연구 책임자 : Amemiya Yoshiyuki, University of New Area Science, Amemiya Yoshiyuki) 강력한 상관 시스템에서 조명 및 전기 필드 응답의 측정 및 교란 된 분석 "(프로젝트 번호 JPMJCR1661; 조사관 : Okamoto Hiroshi, 도쿄 대학교, 연구 기간 : 2016-2011) 및 일본 과학 연구 (JP25252499)

Tera Shige Tsubasa (연구 당시 : 바카라 룰, 바카라 룰, ADEST, ADECANCED OPERAND MEAGEREMENT 기술 오픈 혁신 실험실 유기농 장치 분광법 팀, 도쿄 대학 / 방문 연구원, 자재 대학원, Tokyo 대학교 대학원 대학원 (현재 Keyence Co, ltd, ltd
Miyamoto Tatsuya (도쿄 대학교, 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 조교수)
Takada Tokuaki (도쿄 대학교 뉴 지역 제작 과학 대학원 자료 부교수)
Ito Toshimitsu (Ito Toshimitsu (국립 선진 산업 과학 및 기술 연구소, 전자 연구 부서의 강력한 상관 관계 전자 그룹 이사
SASAGAWA TAKAO (도쿄 기술 연구소의 과학 기술 연구소, 프론티어 재료 연구소 부교수
Toyama Takami (도쿄 과학 대학교 과학 학부 응용 물리학과 교수
오카모토 히로시 (오카모토 히로시 (Okamoto Hiroshi) (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원, 대학원, 대학원 대학원, 대학 고급 피연산자 측정 기술 개방형 혁신 실험실 유기농 장치 분광법 팀, 국가 고급 산업 과학 및 기술 연구소)

잡지 이름 : "과학 발전"(2019 년 6 월 7 일자)
종이 제목 : 2 차원 Cuprate Mott Insulators에서 교환 상호 바카라 룰을 통한 Doublon-Holon 페어링 메커니즘
저자 : T Terashige, T Ono, T Miyamoto, T Morimoto, H Yamakawa, N Kida, T Ito, T Sasagawa, T Tohyama 및 H Okamoto
doi 번호 : 101126/sciadvaav2187

(주 1) Mott 절연자

고체에서, 원자가 밴드가 절반 또는 부분적으로 채워지면 정상적인 밴드 이론 하에서 금속 상태가된다 그러나, 전자 사이에 강한 쿨롱 상호 바카라 룰이 발생할 때, 전자는 서로를 피하고 각 부위에 로컬 화하여 절연체를 형성한다 현재 오리지널 밴드는 상단 및 하부 허바드 밴드로 나뉘어 에너지 간격을 만듭니다 이러한 절연체를 모트 절연체라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 2) Terahertz Pulse

이 기사에는 약 1 Terahertz가 있습니다 (1 THZ = 10¹²hz)의 빈도 및 약 1 피코 초 (= 10^-12sec)의 시간 폭을 갖는 대략 단일 바카라 룰클의 전자기 펄스를 Terahertz 펄스라고합니다 이 펄스는 광자 에너지 측면에서 약 4 밀리 엘렉트론 볼트 (MEV)입니다[참조로 돌아 가기]

(주 3) 펌프 프로브 분광법

펌프 광 (강한 빛)이 프로브 광 (약한 빛)과 관련된 광학 상수 (반사 및 투과율)의 변화를 감지하여 물질로 조사 될 때 발생하는 전자 상태의 변화를 조사하는 방법 광학 스펙트럼의 과도 변화는 프로브 광의 광자 에너지를 변화시켜 측정 할 수 있습니다 펄스 라이트는 펌프 라이트와 프로브 라이트 모두에 사용됩니다 이 연구에서, 펌프 프로브 분광법은 가시적 중 미드외 공관 범위에서 펨토초 펄스로서 Terahertz 펄스 및 프로브 라이트로서 펌프 광선을 사용하여 수행되었다[참조로 돌아 가기]

(주 4) Doubron and 바카라 룰

이 연구에서 표적화 된 구리 산화물은 하나의 전자가 한 부위에 존재하고 모트 절연체 인 시스템입니다 이 시스템에서, 한 부위에 두 개의 전자가 존재하는 상태는 음전하이며, 전자가 존재하지 않는 상태는 양전하를 가지지 만 음전하는 Doubrons라고하며 양전하를 바카라 룰s라고합니다 photoexcitation은 이것들을 쌍으로 생성합니다 이 상태를 Doubron-바카라 룰 쌍이라고합니다 (그림 1)[참조로 돌아 가기]

(주 5) 흥분

전자와 구멍 사이의 인력의 활성화력으로 인한 제한된 상태 일반 반도체 및 이온 성 결정에서, 엑시톤은 전자 및 구멍에서의 쿨롱 인력 행위에 의해 형성된다 이 연구의 결과는 모트 절연체 인 구리 산화 구리에서, 스핀 사이에 바카라 룰하는 항 피성기 교환 상호 바카라 룰의 효과가, 엑시톤은 Doubrons와 Holons 사이의 매력적인 힘의 힘에 의해 형성된다는 것을 밝혀냈다[참조로 돌아 가기]

(주 6) 반 강자성 교환 상호 바카라 룰

인접한 부위 (원자 및 분자)에서 전자의 스핀이 서로 반대 방향으로 나타나는 상호 바카라 룰 소량의 전자조차도 인접한 부위로 점프하여 더 활기차게 안정적으로 만들 수 있기 때문입니다 또한,이 상호 바카라 룰으로 인해 인접한 부위의 모든 스핀이 반대 방향으로 정렬되는 상태를 반 강자성 스핀 배열이라고합니다[참조로 돌아 가기]

(주 7) 강력하게 상관 관계가있는 전자 시스템

전자 사이에 강한 쿨롱 상호 바카라 룰이 발생하는 시스템의 일반적인 용어 절연체-금속 전이 및 고온 초전도성으로 인해 물리적 물리 및 물질 과학 분야에서 적극적으로 연구됩니다[참조로 돌아 가기]

(참고 8) photoexcited 바카라 룰ate의 Quilibrium Dynamics

물질이 빛으로 조사 될 때, 물질은 빛 조사 전에 평형 상태 (지면 상태)와 다른 전자 상태가됩니다 정상적인 반도체에서, 밴드 갭을 초과하는 광선이 조사 될 때, 전자 캐리어 및 홀 캐리어가 생성된다 그런 다음 생성 된 캐리어는 다양한 프로세스를 통해 재결합하고 원래지면 상태로 돌아갑니다 따라서, 광습 후 재료의 전자 상태의 동적 거동을 광습 상태의 비평 형 역학이라고한다 강하게 상관 된 전자 시스템의 경우, 전자 사이에 강한 쿨롱 상호 바카라 룰 룰 룰과 전하 스핀 상호 바카라 룰 룰 룰이 발생하기 때문에 비평 형 역학은 일반적으로 복잡합니다 예를 들어, 빛으로 모트 절연체를 조사하면 절연체에서 금속으로 위상 전이를 일으키지만이 공정에서 전자와 회전의 역학은 매우 복잡해집니다 이러한 현상 (광-유도 된 위상 전이)은 물리적 특성의 새로운 패러다임으로 주목을 끌고 있으며 적극적으로 연구되고 있습니다[참조로 돌아 가기]

(주 9) Cooper vs

초전도 상태에서 유래하는 두 개의 전자 (또는 구멍) 쌍 두 전자는 서로 반대편 스핀을 가지며 총 각도 운동량은 0입니다 전자는 페르미온스이지만 쌍을 이루면 가슴이됩니다 이를 통해 가장 낮은 에너지 상태로의 그룹 응축을 허용하여 초전도 상태가 발생합니다 두 전자의 매력은 정상적인 초전도체의 포논에 기인하지만, 고온 구리 산화물 초전도체에서는 두 전자의 인력이 스핀의 변동 때문이라고 제안되었다[참조로 돌아 가기]

(주 10) 전기장 변조 반사 분광법

전기장의 적용으바카라 룰한 빛의 반사 변화를 측정하는 비선형 분광법 이 기술을 사용하여 선형 분광법에 의해 감지 될 수없는 2 차 비선형 감수성 및 2 차 비선형 감수성의 크기를 대칭으로 고위 상태의 에너지를 결정할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

(주 11)T-J모델

전자 가장 가까운 해밀턴에 호핑t및 인접한 스핀 사이에 바카라 룰하는 항 피성기 교환 상호 바카라 룰j이 연구에서 바카라 룰과 Doubrons의 호핑 용어는 가장 가까운 것입니다t두 번째로 가장 가까이t', 세 번째 가장 가까운t"또한t' 그리고t""Doubloons and 바카라 룰s의 비대칭 성을 나타내는 데 필요한 용어입니다이 모델은 Doubloons와 바카라 룰s (-V)도 포함될 수 있습니다 이 연구에서 구리 산화물 모트 절연체에서V의 효과 흥분 효과의 크기에 유의 한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다[참조로 돌아 가기]

(주 12) 비선형 광학 효과

빛의 물질을 조사하면 일반적으로 빛의 전기장에 비례하는 분극이 발생합니다 (선형 응답) 전기장이 증가함에 따라 전기장의 제곱 또는 입방 전력에 비례하는 편광이 나타날 수 있으며, 이는 비선형 광학 효과라고합니다 산화 구리와 같은 거꾸로 대칭이있는 시스템에서 가장 낮은 비선형 광학 효과는 입방입니다 이 2 차 비선형 광학 효과를 사용하면 다른 조명 또는 전기장에 의해 하나의 빛의 광학 상수를 변경할 수 있습니다 대형 비선형 감수성은 신경교 비선형 광학 효과의 크기를 나타내는 지수입니다[참조로 돌아 가기]

(주 13) P-Wave (S-wave)의 대칭

궤도 각 운동량l= 0, 1 및 2 개의 상태를 각각 S-wave, p-wave 및 d-wave라고합니다 두 입자의 경우, Doubrons와 Holons의 경우, 궤도 각 운동량은 둘 다의 상대적 각 운동량을 나타냅니다 일반 초전도체의 쿠퍼 쌍은 S 파 대칭을 가지고 있습니다 한편, 고온 구리 산화 구리 초전도체의 쿠퍼 쌍은 d-wave 대칭을 갖는 것으로 알려져 있으며 이방성이다 쿠퍼 쌍은 동일한 유형의 입자로 구성되는 반면, 엑시톤은 반대 전하, Doubrons 및 Holons가있는 입자로 구성됩니다 충전 부호의 이러한 차이바카라 룰해 가장 가까운 호핑t의 표시 쿠퍼 쌍과 다릅니다 이 부호의 차이는 파동 함수의 단계에 영향을 미치고 더블 루 홀론 쌍은 S 파 대칭이됩니다[참조로 돌아 가기]