強相関複合アニオン化合物の特異な多軌道性と量子揺らぎの動的平均場理論による研究

• Project Area: Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities
• Project/Area Number: 17H05481
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 越智 正之 大阪大学, 理学研究科, 助教 (10734353)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 第一原理計算 / 複合アニオン化合物 / 有効模型 / 強相関効果 / 電子状態計算 / 熱電効果 / 超伝導 / 物性理論 / 計算物理

Outline of Annual Research Achievements

複数の複合アニオン化合物についてその熱電性能を調べた。前年度の研究において、LaOBiS2系の化合物の熱電性能を高めるためには擬一次元的Dirac coneを活用することが有効であることを明らかにしたが、本年度は同じように低次元的な電子状態を銅カルコゲナイドにおいて実現するための理論指針を調べた。またその物質群に属する化合物について、実験研究者と連携してその電子状態と熱電性能を明らかにした。またLaOBiS2系化合物で熱電性能を向上させるためにBiからSbへの元素置換が有効であるが、実験的には電気伝導度が低くなってしまう。これが圧力印可によってある程度解決できる可能性について、実験研究者とともに明らかにした。なお関連してレビュー論文を執筆し、出版された。

また、強相関複合アニオン化合物のひとつである、バナジウム酸水素化物の電子状態を調べた。特に単純なSrVO2HやSr2VO3Hについてはそのバンド分散を解析したほか、t2g軌道、d軌道などで構成されている有効模型について、そこに含まれる有効相互作用を第一原理計算から定量的に評価した。その結果、水素置換による周囲の酸素元素の安定化、t2gバンドとegバンドの混成による強い遮蔽効果など、本系で複数存在するアニオン（酸素と水素）固有の性質が見出された。その有効模型の理論解析についても完全ではないが行なったところ、相互作用パラメータ自体の変化を別にすれば、水素置換によって強まる電子状態の低次元性が確かに相関効果を強めていることを明らかにした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Center for Correlated Electron Systems(韓国)
• [Int'l Joint Research] Center for Neutron Research(米国)
• [Journal Article] Pressure-induced insulator to metal transition of mixed valence compound Ce(O,F)SbS2 (2019)
  • Author(s): Matsumoto Ryo、Nagao Masanori、Ochi Masayuki、Tanaka Hiromi、Hara Hiroshi、Adachi Shintaro、Nakamura Kazuki、Murakami Ryo、Yamamoto Sayaka、Irifune Tetsuo、Takeya Hiroyuki、Tanaka Isao、Kuroki Kazuhiko、Takano Yoshihiko
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 125 Issue: 7 Pages: 075102-075102
  • DOI: 10.1063/1.5079765
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Theoretical Aspects of the Study on the Thermoelectric Properties of Pnictogen-Dichalcogenide Layered Compounds (2019)
  • Author(s): M. Ochi, H. Usui, and K. Kuroki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 88 Issue: 4 Pages: 0410101-8
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.041010
  • NAID: 210000135159
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thermoelectric performance of materials with CuCh4 (Ch = S, Se) tetrahedra: Similarities and differences among their low-dimensional electronic structure from first principles (2018)
  • Author(s): M. Ochi, H. Mori, D. Kato, H. Usui, and K. Kuroki
  • Journal Title: Physical Review Materials Volume: 2 Issue: 8 Pages: 0854011-15
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.085401
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis and Physical Properties of Layered Copper Oxytellurides Sr2TMCu2Te2O2 (TM = Mn, Co, Zn) (2018)
  • Author(s): Dongjoon Song, Gabin Gu?lou, Takao Mori, Masayuki Ochi, Kazuhiko Kuroki, Hiroshi Fujihisa, Yoshito Gotoh, Yuki Iwasa, Hiroshi Eisaki, Hiraku Ogino
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 6 Issue: 45 Pages: 12260-12260
  • DOI: 10.1039/c8tc04506b
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Selective Hydride Occupation in BaVO3?xHx (0.3 ? x ? 0.8) with Face- and Corner-Shared Octahedra (2018)
  • Author(s): Yamamoto Takafumi、Shitara Kazuki、Kitagawa Shunsaku、Kuwabara Akihide、Kuroe Masahiro、Ishida Kenji、Ochi Masayuki、Kuroki Kazuhiko、Fujii Kotaro、Yashima Masatomo、Brown Craig M.、Takatsu Hiroshi、Tassel Cedric、Kageyama Hiroshi
  • Journal Title: Chemistry of Materials Volume: 30 Issue: 5 Pages: 1566-1574
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b04571
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Wide applicability of high-Tc pairing originating from coexisting wide and incipient narrow bands in quasi-one-dimensional systems (2018)
  • Author(s): Karin Matsumoto, Daisuke Ogura, and Kazuhiko Kuroki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 97 Issue: 1 Pages: 014516-014516
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.014516
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prediction of the High Thermoelectric Performance of Pnictogen Dichalcogenide Layered Compounds with Quasi-One-Dimensional Gapped Dirac-like Band Dispersion (2017)
  • Author(s): Masayuki Ochi, Hidetomo Usui, Kazuhiko Kuroki
  • Journal Title: Physical Review Applied Volume: 8 Issue: 6 Pages: 064020-064020
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.8.064020
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DMFT Study on the Electron-hole Asymmetry of the Electron Correlation Strength in the High Tc Cuprates (2017)
  • Author(s): Ryota Mizuno, Masayuki Ochi, and Kazuhiko Kuroki
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Issue: 11 Pages: 114706-114706
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.114706
  • NAID: 40021377017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal structure, site selectivity, and electronic structure of layered chalcogenide LaOBiPbS3 (2017)
  • Author(s): Y. Mizuguchi, Y. Hijikata, T. Abe, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, Y. Goto, A. Miura, S. Lee, S. Torii, T. Kamiyama, C. H. Lee, M. Ochi, and K. Kuroki
  • Journal Title: EPL Volume: 119 Issue: 2 Pages: 26002-26002
  • DOI: 10.1209/0295-5075/119/26002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Possible high-Tc superconductivity due to incipient narrow bands originating from hidden ladders in Ruddlesden-Popper compounds (2017)
  • Author(s): Daisuke Ogura, Hideo Aoki, and Kazuhiko Kuroki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Issue: 18 Pages: 184513-184513
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.184513
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 酸水素化物における強相関効果 (2019)
  • Author(s): 越智正之
  • Organizer: 第八回「強相関電子系理論の最前線」
  • Invited
• [Presentation] Theoretical studies on thermoelectric performance of pnictogen chalcogenides (2019)
  • Author(s): Masayuki Ochi
  • Organizer: Emergent Condensed-Matter Physics 2019 (ECMP2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First-principles study of LaOBiPbS3 and its analogous compounds as thermoelectric materials (2019)
  • Author(s): Keiya Kurematsu, Masayuki Ochi, Hidetomo Usui, and Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: APS March Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 複合アニオン化ペロブスカイトPb3Fe2O5F2における結晶場変化によるスピンフロップ (2019)
  • Author(s): 南部雄亮、岡研吾、越智正之
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [Presentation] 第一原理計算によるLaOBiPbS3とその類縁化合物の熱電性能の解析 (2019)
  • Author(s): 呉松慶也、越智正之、臼井秀知、黒木和彦
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [Presentation] Srn+1VnO3n+1およびSrn+1VnO2n+1Hn (n = 1, infty) における有効電子間相互作用のcRPAによる第一原理的評価 (2019)
  • Author(s): 越智正之、黒木和彦
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [Presentation] 複合アニオンに起因した多軌道性と低次元性からうまれる強相関電子物性の研究 (2019)
  • Author(s): 越智正之
  • Organizer: 平成30年度 公募型利用制度 成果報告会
• [Presentation] 第一原理計算に基づく熱電物質の電子の緩和時間 (2019)
  • Author(s): 森仁志、越智正之、臼井秀知、黒木和彦
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [Presentation] 第一原理計算に基づく理論物質設計：電子状態の低次元性からうまれる物質機能 (2019)
  • Author(s): 越智正之
  • Organizer: 第91回フロンティア材料研究所講演会
  • Invited
• [Presentation] Theoretiscal Study on the Fluorine Doping for Layered Thermoelectric Materials with LaOBiS2-type Structures (2018)
  • Author(s): Naomi Hirayama, Masayuki Ochi, and Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: XVI Interstate Conference “Thermoelectrics and their Applications 2018” (ISCTA 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prediction of the high thermoelectric performance of pnictogen-dichalcogenide layered compounds with quasi-one-dimensional gapped-Dirac-like band dispersion (2018)
  • Author(s): Masayuki Ochi, Hidetomo Usui, and Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: International and European Conference on Thermoelectrics 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CuTe層を持つ層状複合アニオン化合物の熱電特性 (2018)
  • Author(s): 岩佐 祐希, Dongjoon Song, Gabin Guelou, 森 孝雄, 越智 正之, 黒木 和彦, 藤久 裕司, 後藤 義人, 永崎 洋, 荻野 拓
  • Organizer: 2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] アンチペロブスカイト酸化物および窒化物の熱電性能の第一原理的研究：ディラックコーンと擬一次元性 (2018)
  • Author(s): 越智正之、黒木和彦
  • Organizer: 第15回日本熱電学会学術講演会
• [Presentation] LaOBiPbS3とその類縁化合物の熱電特性の第一原理的研究 (2018)
  • Author(s): 呉松慶也、越智正之、臼井秀知、黒木和彦
  • Organizer: 第15回日本熱電学会学術講演会
• [Presentation] 第一原理計算によるLaOBiS2およびLaOSbSe2におけるフッ素ドープと結晶構造の関 (2018)
  • Author(s): 平山尚美、越智正之、黒木和彦
  • Organizer: 第15回日本熱電学会学術講演会
• [Presentation] 第一原理計算によるLaOBiS2およびLaOSbSe2におけるフッ素ドープと結晶構造の関係 (2018)
  • Author(s): 平山尚美、越智正之、黒木和彦
  • Organizer: 日本物理学会（２０１８年秋季大会）
• [Presentation] 第一原理バンド計算に基づいた物性理論の研究 (2018)
  • Author(s): 越智正之
  • Organizer: 大阪大学 物理コロキウム
  • Invited
• [Presentation] Transcorrelated method applied to solid-state calculations (2018)
  • Author(s): Masayuki Ochi
  • Organizer: International Workshop on Massively Parallel Programming for Quantum Chemistry and Physics 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 複合アニオン化合物における低次元的電子状態を利用した高機能物性の理論設計 (2018)
  • Author(s): 越智 正之、小倉 大典、水野 竜太、松本 花梨、森 仁志、加藤 大智、臼井 秀知、青木 秀夫、黒木 和彦
  • Organizer: 新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」第3回公開シンポジウム
• [Presentation] 第一原理波動関数理論の固体への展開：量子化学と固体電子論の融合 (2018)
  • Author(s): 越智 正之
  • Organizer: 第15回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Prediction of High Thermoelectric Performance of Pnictogen-dichalcogenide Layered Compounds with Quasi-one-dimensional Gapped-Dirac-like Band Dispersion (2018)
  • Author(s): Masayuki Ochi, Hidetomo Usui, and Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: APS March Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CuCh4 (Ch=S, Se) 四面体を持つ物質群の熱電性能に関する第一原理的解析：その擬一次元的電子状態に関する統一的視点 (2018)
  • Author(s): 越智 正之、森 仁志、加藤 大智、臼井 秀知、黒木 和彦
  • Organizer: 日本物理学会（第７３回年次大会）
• [Presentation] 第一原理波動関数理論の固体電子状態計算への展開 (2018)
  • Author(s): 越智 正之
  • Organizer: 日本物理学会（第７３回年次大会）
  • Invited
• [Presentation] 特異なバンド形状に起因する電力因子の増強 (2018)
  • Author(s): 黒木 和彦、越智 正之、臼井 秀知
  • Organizer: 日本物理学会（第７３回年次大会）
• [Presentation] Strong bilayer coupling induced by the symmetry breaking in the monoclinic phase of BiS2-based superconductors (2017)
  • Author(s): Masayuki Ochi, Ryosuke Akashi, Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DMFT study on the electron-hole asymmetry of the electron correlation strength in the high Tc cuprates (2017)
  • Author(s): Ryota Mizuno, Masayuki Ochi, Kazuhiko Kuroki
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 第一原理マテリアルデザインに基づくBiCh2系層状化合物における熱電性能向上の可能性 (2017)
  • Author(s): 越智 正之、臼井 秀知、黒木 和彦
  • Organizer: 第14回 日本熱電学会学術講演会（TSJ2017）
• [Presentation] BiS2系層状化合物の熱電性能に関する第一原理的解析 (2017)
  • Author(s): 越智 正之、臼井 秀知、黒木 和彦
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] Toward accurate first-principles calculation using the wave function theory (2017)
  • Author(s): Masayuki Ochi
  • Organizer: CPMD2017 Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Transcorrelated method applied to solid-state calculations (2017)
  • Author(s): Masayuki Ochi
  • Organizer: Computational Approach to Strongly Correlated Electron Systems
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 波動関数理論による電子相関効果の第一原理的記述 (2017)
  • Author(s): 越智 正之
  • Organizer: 第七回「強相関電子系理論の最前線」
  • Invited