AuCu3型4f電子系のDMFT電子構造計算

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102523
• 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: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 柳町 治 (酒井 治) 独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, NIMS特別研究員 (60005957)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2010: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2009: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 物性理論 / 磁性 / 強相関電子

Research Abstract

研究目的:本課題は、CeやYbなどの4f化合物にたいして、動的平均場理論(DMFT)に基づく第一原理バンド計算のコードを開発し、第一原理計算法として確立することを目的とする。また様々なタイプの典型物質を含むAuCu3型結晶構造をもつ物質群へ系統的計算を行うこと、各種のフェルミ面構造決定の実験との比較対照を行うことも目的とする。4f電子系に対する定量的計算においては結晶場効果、スピン軌道相互作用、価数数揺動に伴う正しい交換相互作用効果を取り入れることが必須である。これらを取り入れる近藤効果の解法の理論的枠組みとして、NCAf2vを拡充することを第一の目標とした。
本年度計画と結果:version1として開発したコードによりCePd3,CeRh3,CeIn3,CeSn3への適用を進め、現実の系への適用によって顕わになる問題点の解決を図り、version2の開発を進めることを本年度の目標とした。
CePd3は4f系が遍歴的である低温においてセミメタル的なバンド構造を示し、高温の局在的4f電子状態領域では1価金属的バンド構造に変化することを示した。低温領域から高温領域へのフェルミ面構造の変化の視覚的表示等を進めた。CePd3とCeRh3についての研究結果は公刊した。CeIn3は常圧では反強磁性転移を示すが加圧により磁気転移が消失し、低温に超伝導相が現れる。加圧に伴うバンド構造の変化を調べた。低温相におけるフェルミ面構造はLDAに基づく結果と異なることが分かった。ドハース・ファンアルフェン(dHvA)振動の解釈につき、従来はLDA計算が参照されていた。DMFTの結果による新解釈が可能であるか、dHvA振動周期の計算、ポジトロン消滅実験によるフェルミ面観測実験にたいする計算コード等の開発を行った。DMFT計算の結果が全体を統一的に解釈出来る可能性を示した。当初計画では本年度にversion2の開発完了を目指したが、上記の実験解析用プログラム開発に手間取り、自己エネルギー計算部分(NCAf2vc部分)の修正のみに留まった。CeIn3の計算結果については現在投稿準備中である。

Research Products

• [Journal Article] Band Calculations for Ce Compounds with AuCu3-type Crystal Structure on the basis of Dynamical Mean Field Theory : I. CePd3 and CeRh3 (2010)
  • Author(s): O.Sakai
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation and Disruption of Current Paths of Anodic porous Alumina Film by Conducting Atomic Force Microscopy (2010)
  • Author(s): K.Oyoshi
  • Journal Title: Applied Surface Science Volume: 252 Pages: 837-841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Resonant Magnetic X-ray Diffraction Study on the Triangular Lattice Antiferromagnetic GdPd_2Al_3 (2009)
  • Author(s): T.Inami
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan 78
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 動的平均場理論によるCeIn3にたいする第一原理バンド計算 II (2011)
  • Author(s): 酒井治, 播磨尚朝
  • Organizer: 日本物理学会2011年第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟市)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] 超音波によるCe3Pd20Si6の近藤効果の研究 (2011)
  • Author(s): 松尾一穂
  • Organizer: 日本物理学会2011年第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学五十嵐キャンパス(新潟市)
  • Year and Date: 2011-03-25
• [Presentation] First Principle DMFT-Band Calculation for Ce-compounds with AuCu3 Type Crystal Structure (2010)
  • Author(s): O.Sakai
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010
  • Place of Presentation: 首都大学東京(八王子市)
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] 動的平均場理論によるCeIn3にたいする第一原理バンド計算 (2010)
  • Author(s): 酒井治, 播磨尚朝
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(堺市)
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] 結晶場近藤効果競合系の比熱・帯磁率計算簡易パッケージCXcalの紹介とそれによる実験の解析 (2010)
  • Author(s): 酒井治
  • Organizer: 日本物理学会2010年第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 動的平均場理論による金銅3型Ce化合物の第一原理バンド計算II (2009)
  • Author(s): 酒井治
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] DMFTの現状と課題 (2009)
  • Author(s): 酒井治
  • Organizer: 日本物理学会2010年第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-21