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第一原理バンド計算からの有効模型構築に基づく異常量子輸送現象の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 09J08306
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 原子・分子・量子エレクトロニクス
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

臼井 秀知  電気通信大学, 大学院・電気通信学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2011: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2010: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2009: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords超伝導 / 熱電効果 / バンド構造 / 第一原理バンド計算 / 鉄系超伝導体 / 第一原理計算 / 銅酸化物高温超伝導体 / ペロブスカイト構造 / 鉄ニクタイド超伝導体
Research Abstract

エネルギー問題を解決への貢献も視野に入れて、【超伝導】と【熱電効果】について理論研究を行った。研究目的として【超伝導】1.鉄系超伝導体に対し、超伝導発現機構を探ることで超伝導のさらなる理解を目指す。2.旧来の閤題である銅酸化物高温超伝導体の臨界温度の差異を探求した。これらの研究の全てをコンピュータによる数値計算を用いて行い、本研究では第一原理計算から得られたバンド構造を用いて理論解析を行うアプローチをとっている。【熱電効果】金属的伝導性と大きなゼーベック係数を持ち合わせた熱電物質を作成するために、どのような指針を持つことが必要か研究を行った。研究内容として、酸化物熱電物質の代表例であるNa_xCoO_2の対し、スピン揺らぎの熱電効果に対する影響を調べた。その結果、界ピン揺らぎ効果によってバンド構造が大きく変化し、このバンド構造の変化はゼーベック効果に対して有利に働くことがわかった。【超伝導】1.鉄系超伝導体の超伝導転移温度の起源と差異を乱雑位相近似、揺らぎ交換近似を用いて調べた。(1)超伝導転移温度について鉄ヒ素結合角を横軸にとった場合、正四面体近くで最大値を取ることが実験でわかっていたが、それを理論的に確かめ、さらなる転移温度を目指す指針を与えることができた。(2)3次元的な軌道混成を持つバンド構造がフェルミ面に存在する場合、超伝導ギャップ関数がゼロとなるノードのある超伝導が存在する可能性を示した。(3)21311系と呼ばれる物質について、仮想的に結晶構造を変化させた場合、鉄系超伝導体では特有な超伝導ギャップ関数が得られることがわかった。2. 1層系銅酸化物高温超伝導体の転移温度の差異がd_<x2-y2>軌道とd_<Z2>軌道のエネルギー差から説明でき、その起源は2つのパラメータから理解可能であることがわかった。また、この理論から実験で観測されている圧力による超伝導転移温度の変化を定性的に説明することができた。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (26 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Origin of thematerial dependence of T_c in the single-layered cuprates2012

    • Author(s)
      Hirofumi Sakakibara, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Issue: 6 Pages: 64501-64504

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.064501

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Maximizing the Fermi-surface multiplicity optimizes the superconducting state of iron pnictide compounds2011

    • Author(s)
      Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 84 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.024505

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Incommensurate Spin Fluctuations in Hole-Overdoped Superconductor KFe_2As_22011

    • Author(s)
      C.H.Lee, K.Kihou, H.Kawan o-Furukawa, T.Saito, A.Iyo, H.Eisaki, H.Fukazawa, Y.Kohori, K.Suzuki, H.Usui, K.Kuroki, K.Yamada
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 106

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible three dimensional nodes in the $s{¥pm}$ superconducting gap of BaFe_2(As_<1-x>P_x)_22011

    • Author(s)
      K.Suzuki, H.Usui, K.Kuroki
    • Journal Title

      Journal of Physcs Society of Japan

      Volume: 80

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      2010 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Effective five band analysis on the pressure effect of FeSe2010

    • Author(s)
      H.Usui, K.Kuroki
    • Journal Title

      Physica C

      Volume: 470

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  • [Journal Article] Enhancement of the Na_xCoO_2 thermopower due to electronic correlations2010

    • Author(s)
      P.Wissgott, A.Toschi, H.Usui, K.Kuroki, K.Held
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 80

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      2010 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Pnictogen height as a possible switch between high-Tc nodeless and low-Tc nodal pairings in the iron based superconductors2009

    • Author(s)
      Kazuhiko Kuroki, Hidetomo Usui, Seiichiro Onari, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • Journal Title

      Physcal Review B 79

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      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The origin of the electron-hole asymmetry of the spin fluctuation and its effect on superconductivity in iron-based superconductors

    • Author(s)
      Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: (掲載確定)

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      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Two-orbital view on the origin of the material dependence of T_c in the single-layer cuprates

    • Author(s)
      Hirofumi Sakakibara, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: (掲載確定)

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      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] The origin of the electron-hole asymmetry of the spin fluctuation and its effect on superconductivity in iron-based superconductors

    • Author(s)
      Katsuhiro Suzuki, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: (掲載確定)

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  • [Presentation] 鉄系超伝導体における3次元軌道混成の超伝導への寄与2012

    • Author(s)
      鈴木雄大、臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-27
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  • [Presentation] Na_xCoO_2の熱起電力に対するスピン揺らぎ効果の3軌道有効模型解析2012

    • Author(s)
      臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 銅酸化物におけるd_z^2軌道混成による超伝導抑制メカニズム2012

    • Author(s)
      榊原寛史、臼井秀知、黒木和彦、有田亮太郎、青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective five band analysis on the lattice structure effect in iron pnictides2012

    • Author(s)
      Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Organizer
      アメリカ物理学会March Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ、Boston Convention Center
    • Year and Date
      2012-02-28
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-orbital analysis on the material dependence of Tc in the single-layered cuprates2012

    • Author(s)
      Hirofumi Sakakibara, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • Organizer
      アメリカ物理学会March Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ、Boston Convention Center
    • Year and Date
      2012-02-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] The origin of the electron-hole asymmetry of the spin fluctuation and the effect on superconductivity in iron-based superconductors2012

    • Author(s)
      Katsuhiro Suzuki Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Organizer
      アメリカ物理学会March Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ、Boston Convention Center
    • Year and Date
      2012-02-28
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 銅酸化物における超伝導転移温度の-軸性圧力効果の第一原理計算による解析2011

    • Author(s)
      榊原寛史、臼井秀知、黒木和彦、有田亮太郎、青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-24
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄系超伝導体における結合角-Tc相関の5軌道有効模型による理解2011

    • Author(s)
      臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄系超伝導体におけるスピン揺らぎ非整合性の電子・ホール非対称性の起源2011

    • Author(s)
      鈴木雄大、臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-23
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective five band analysis on T_c vs.lattice structure correlation in iron pnictides2011

    • Author(s)
      Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Organizer
      26^<th> International Conference on Low Temperature Physics
    • Place of Presentation
      中国、Beijing International Conventional Center
    • Year and Date
      2011-08-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-orbital view on the origin of the material dependence of T_c in the single-layer cuprates2011

    • Author(s)
      Hirofumi Sakakibara, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki, Ryotaro Arita, Hideo Aoki
    • Organizer
      26^<th> International Conference on Low Temperature Physics
    • Place of Presentation
      中国、Beijing International Conventional Center
    • Year and Date
      2011-08-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] The origin of the electron-hole asymmetry of the spin fluctuation and its effect on superconductivity in iron-based superconductors2011

    • Author(s)
      Katsuhiro Suzuki, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
    • Organizer
      26^<th> International Conference on Low Temperature Physics
    • Place of Presentation
      中国、Beijing International Conventional Center
    • Year and Date
      2011-08-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト超格子酸化物LaAlO_3/LaNiO_3における結晶場チューニングによる超伝導発現の可能性2011

    • Author(s)
      榊原寛史, 臼井秀知, 黒木和彦, 青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟県)
    • Year and Date
      2011-03-26
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 狭結合角系Ca_4Al_2O_6Fe_2As_2の5軌道模型解析に見る鉄系超伝導体の結晶構造とTcの相関関係2011

    • Author(s)
      臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟県)
    • Year and Date
      2011-03-25
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄系超伝導体におけるスピン揺らぎ及び超伝導の電子・ホールドープ対称性2011

    • Author(s)
      鈴木雄大、臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟県)
    • Year and Date
      2011-03-25
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 銅酸化物超伝導におけるフェルミ面へのdz^2軌道混成の効果と結晶構造の関係2010

    • Author(s)
      榊原寛史, 臼井秀知, 有田亮太郎, 黒木和彦, 青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-26
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 122系鉄系超伝導におけるギャップ対称性の元素及び結晶構造依存性2010

    • Author(s)
      鈴木雄大、臼井秀知、黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-25
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] CaMnO_3における高スピン状態に起因する大きなゼーベック効果2010

    • Author(s)
      臼井秀知、黒木和彦
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      日本物理学会2010年秋季大会
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      大阪府立大学(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-23
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 3 dimensional 5 orbital model for the 122 iron pnictide superconductors2010

    • Author(s)
      K.Suzuki, H.Usui, K.Kuroki
    • Organizer
      The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
    • Place of Presentation
      復旦大学(中国,上海)
    • Year and Date
      2010-05-28
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] A key parameter of the materiald dependence of Tc in the cuprates2010

    • Author(s)
      H.Sakakibara, H.Usui, K.Kuroki, R.Arita, H.Aoki
    • Organizer
      The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
    • Place of Presentation
      復旦大学(中国,上海)
    • Year and Date
      2010-05-27
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective five band model analysis of iron-based phosphide superconductors2010

    • Author(s)
      H.Usui, K.Kuroki
    • Organizer
      The 9th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
    • Place of Presentation
      復旦大学(中国,上海)
    • Year and Date
      2010-05-25
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] K_xRhO_2における熱起電力の第一原理バンド計算による解析2010

    • Author(s)
      臼井秀知, 黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2010-03-23
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 122系鉄系超伝導体の3次元5軌道有効模型とRPA解析2010

    • Author(s)
      鈴木雄大, 臼井秀知, 黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2010-03-23
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] La系銅酸化物におけるd_x2-_y2とd_z2軌道混成の超伝導に対する効果2010

    • Author(s)
      榊原寛史, 臼井秀知, 有田亮太郎, 黒木和彦, 青木秀夫
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2010-03-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] LaCoO_3における熱電効果の第一原理計算による解析2009

    • Author(s)
      臼井秀知, 黒木和彦
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県)
    • Year and Date
      2009-09-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Effective five band model analysis on the pressure effect of FeSe2009

    • Author(s)
      臼井秀知, 黒木和彦
    • Organizer
      9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル(東京都)
    • Year and Date
      2009-09-09
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.uec.ac.jp/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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