酸化物高温超伝導体の電子状態に関する計算物理学的研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03247215
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 太田 幸則 名古屋大学, 工学部, 助手 (70168954)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小栗 章 名古屋大学, 工学部, 助手 (10204166) ; 井上 順一郎 名古屋大学, 工学部, 助教授 (60115532) ; 前川 禎通 名古屋大学, 工学部, 教授 (60005973)
• Keywords: 銅酸化物高温超伝導体 / 強相関電子系 / dーp模型 / tーJ模型 / 厳密対角化法 / 変分モンテカルロ法 / スピンー軌道相互作用 / マ-デルングポテンシャル

Research Abstract

強相関系である銅酸化物高温超伝導体の電子状態を計算物理学的手法を用いて研究し、以下の研究成果を得た。
1.スピンー軌道相互作用を考慮してCuO面に対する有効ハミルトニアンを導いた。これに有限系厳密対角化の手法を適用し、低温正方晶相と低温斜方晶相におけるCuO面の電子構造及び磁気構造を調べた。ジャロシンスキ-守谷相互作用の空間的構造に依存して、両相共に弱強磁性或いは一軸異方性を持つ反強磁性が安定化される事を示した。また拡張されたtーj模型に於けるホ-ルの運動を調べ、スピンー軌道相互作用が電子系の基底状態を変化させる事を示した。今後はさらにド-ピングが進んだ系の状態を調べる予定である。
2.種々の銅酸化物絶縁体の電荷移動ギャップと超交換相互作用の物質依存性についてクラスタ-模型に基づいて解析した。電荷移動型の典型物質としての銅酸化物の電子構造は、長距離のマ-デルングポテンシャルを通して結晶の3次元性を反映するユニ-クな銅ー酸素間のエネルギ-準位差によって特徴付けられている事を示した。
3.tーJ模型を用いて2次元反強磁性体中の2ホ-ルの運動を多体タイトバインディング法により調べた。束縛状態に於ける2ホ-ルの平均距離は格子定数の1.6ー1.8倍程度であり基底状態はd対称性を持つ。またスピン相関関数は反強磁性に対応するブラッグピ-クの他に幅の広いピ-クが現れる。さらに、反強磁性体中の準粒子の有効ハミルトニアンを導いた。今後、これを用いて準粒子の性質を調べる予定である。
4.グッツウィラ-型の変分関数を用いた変分モンテカルロ法によってdーp模型に於ける、系のエネルギ-、運動量分布関数、スピン及び密度相関関数等を計算した。今後、反強磁性秩序を持った試行関数を導入し、dーp模型の相図を検討する。

Research Products

• [Publications] W.Koshibae: "Ground state of the twoーdimensional DzyalosninskiーMoriya antiferromagnet" Physica C. 185ー189. 1509-1510 (1991)
• [Publications] Y.Ohta: "Electronic structure of insulating cuprates:Role of Madelung potential in the chargeーtransfer gap and superexchange interaction" Physica C. 185ー189. 1721-1722 (1991)
• [Publications] Y.Ohta: "Structural dependence of the electronic states of highーTc copper oxides" Modern Physics Letters. 5. 1315-1332 (1991)
• [Publications] S.Maekawa: "Electronic structure and crystal structure in highーTc oxides" Physica C. 185ー189. 168-173 (1991)
• [Publications] J.Inoue: "Bound State of two holes in the tーJ model" Physica C. 185ー189. 1723-1724 (1991)
• [Publications] J.Inoue: "Dynamics of two holes in the tーJ model" Progress of Theoretical Physics. (1992)