응집 물질의 거시적 물성은 근본적으로 물질의 전자 구조에 의해 결 정된다. 본 학위논문에서는 이러한 전자 구조가 외부 자극에 대해 어떠한 선형 응답을 보이는지, 그리고 전자 간 상호작...

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서울 : 서울대학교 대학원, 2026
학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 , 물리·천문학부(물리학전공) , 2026. 2
2026
영어
523.01
서울
xxiii, 160 ; 26 cm
지도교수: 민홍기
I804:11032-000000196888
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다운로드응집 물질의 거시적 물성은 근본적으로 물질의 전자 구조에 의해 결 정된다. 본 학위논문에서는 이러한 전자 구조가 외부 자극에 대해 어떠한 선형 응답을 보이는지, 그리고 전자 간 상호작...
응집 물질의 거시적 물성은 근본적으로 물질의 전자 구조에 의해 결
정된다. 본 학위논문에서는 이러한 전자 구조가 외부 자극에 대해 어떠한
선형 응답을 보이는지, 그리고 전자 간 상호작용을 통해 어떠한 독특한
양자 현상을 형성하는지를 중점적으로 탐구하였다.
첫째,선형응답이론을기반으로노달링준금속(nodal ring semimetal)
인 SrAs3의 전자 구조를 자기 광학적으로 분석하였다. 특히 자기 반사율
실험 결과를 이론적 계산과 정밀하게 비교 분석함으로써, 밴드 구조의 세
밀한 특징을 규명하였다. 연구 결과, 노달 링 내부에는 고전적(classical),
디락(Dirac), 그리고 준-디락(semi-Dirac) 페르미온이 공존함을 확인하였
으며, 이들은 자기장의 방향에 따라 선택적으로 관측할 수 있음을 보였다.
또한, 광학 전이 에너지 분석을 통해 일반적인 분산 관계와 구별되는 준-
디락 페르미온만의 고유한 특징인 ε ∼ B^2/3 스케일링을 보고하였다.
둘째, 이중층 Rashba-Hubbard 모델을 도입하여 재규격화된 상호작
용에의해발현되는자기적성질을연구하였다.무작위위상근사(RPA)를
이용하여, 반 호프 특이점(Van Hove singularities, vHs) 근처에서 전자 상
관관계가 자성 형성의 경향성을 어떻게 변화시키는지 기술하였다. 분석
결과, vHs 인근의 강한 상호작용이 시스템을 특정 자기 상태로 유도함을
밝혔으며, 특히 층 내 강자성 및 층 간 반강자성 결합을 특징으로 하는
A-타입 반강자성 질서와 비정합 자성(incommensurate magnetism)이 두
드러지게 나타남을 확인하였다. 이는 CeRh2As2와 같이 국소 반전 대칭이
깨진 초전도체의 복잡한 상평형도를 이해하는 데 중요한 이론적 단서를
제공한다.
마지막으로, 다중 페르미온(multifold fermion) 시스템에서 특정 상
호작용 채널이 위상 초전도성(topological superconductivity)을 유도할 가
능성을 간략히 논의하였다. 종합적으로 본 학위논문은 반응 함수를 통한
분광학적 해석부터 상관관계에 기인한 독특한 양자 현상의 이해에 이르
기까지, 전자 구조와 그 물성을 총체적으로 탐구하는 이론적 기틀을 마련
하였다.
다국어 초록 (Multilingual Abstract)
The macroscopic physical properties of condensed matter systems are fundamentally governed by two key mechanisms: the linear response to external perturbations and the formation of emergent quantum phenomena driven by renormalized electronic interacti...
The macroscopic physical properties of condensed matter systems are
fundamentally governed by two key mechanisms: the linear response to
external perturbations and the formation of emergent quantum phenomena
driven by renormalized electronic interactions. This thesis investigates these
two aspects to elucidate the interplay between electronic excitations and
correlation effects.
First, we analyze the magneto-optical response of the topological nodal
ring semimetal SrAs3 within the framework of linear response theory. Specifically,
we interpret the magneto-reflectivity measurements through a rigorous
analysis based on theoretical calculations, thereby elucidating the underlying
electronic structure. We identify the coexistence of three distinct types of
fermions within the nodal ring: classical, Dirac, and semi-Dirac fermions.
These carriers can be selectively distinguished by varying the magnetic field
direction. Notably, we report a unique ε ∼ B^2/3 scaling behavior in the optical
transition energies, a signature of the semi-Dirac fermions that contrasts
with conventional dispersion relations.
Second, we investigate the emergence of exotic magnetic phases stabilized
by renormalized interactions in a bilayer Rashba-Hubbard model. By
employing the Random Phase Approximation (RPA), we determine how the
magnetic ordering tendencies are modified by the electronic correlations near
Van Hove singularities (vHs). Our analysis reveals that these fluctuations
drive the system toward specific magnetic instabilities, notably the A-type
antiferromagnetic order, characterized by ferromagnetic layers coupled antiferromagnetically,
and incommensurate magnetic order near vHs. These
results provide theoretical insights into the complex phase diagram of locally
non-centrosymmetric systems, such as the heavy fermion superconductor
CeRh2As2.
Finally, we briefly discuss the potential for topological superconductivity
in multifold fermion systems, proposing a mechanism where internode
pairing is induced by specific interaction channels. Collectively, this thesis
establishes a comprehensive framework for investigating the electronic structure,
encompassing both its spectroscopic signatures observed in response
functions and the emergent quantum phenomena driven by its inherent correlations.
목차 (Table of Contents)