強相関電子系における金属・絶縁体転移の密度汎関数による研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12740172
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 鈴木 修吾 筑波大学, 物質工学系, 講師 (90241794)
• Keywords: 強相関電子系 / 金属・絶縁体転移 / 密度汎関数法 / 局所密度近似 / 動的平均場理論

Research Abstract

本研究では、密度汎関数法における局所密度近似を越えた手法の開発を最終目標としている。そこで今年度は、まず、一般化勾配近似を原子に適用することでその妥当性について検討を行った。局所密度近似における交換相関正孔は、着目する電子のまわりに球対称に分布することが知られているが、このため例えば、原子のイオン化エネルギーを過小評価してしまう傾向がある。本研究では、一般化勾配近似によりこの欠点が是正されるかどうかについて調べた。その結果、電子密度が小さな領域において、この近似は不安定な振舞を示すことがわかった。また、イオン化ポテンシャルについても改善がみられないことがわかった。これらの結果は、現在広く用いられている一般化勾配近似の妥当性についてさらなる検討が必要であることを意味している。本研究では、局所密度近似を越える手法の候補の一つとして、動的平均場理論を検討することにしているが、本年度はこの手法に基づくモデル計算を準備として行った。具体的には、電子間相互作用が強く典型的な強相関電子系であると考えられるアルカリ金属ドープC_<60>を対称に動的平均場理論の有効性について検討を行った。その結果、A_2C_<60>とA_4C_<60>は、電子間の強い相互作用によって電子間に協力的な作用が生じることにより、絶縁体化することがわかった。またA_3C_<60>では、電子間の相互作用が見掛け上相殺して相互作用のない電子系としての側面を見せることがわかった。これらの結果は、アルカリ金属ドープC_<60>において実際に観測されている実験事実をよく説明でき、強相関電子系に対する動的平均場理論の有効性を示すものと考えられる。

Research Products

• [Publications] S.Suzuki: "Theoretical Study on the Superconductivity Inclaced by the Dynamic Jahn-Teller Effect in Alkali-Metal-Doped C_<60>"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.69 No.8. 2615-2622 (2000)
• [Publications] S.Suzuki: "Density Functional Study on Geometry and Electronic Structure of Eu@C_<60>"Chem.Phys.Lett.. Vol.327. 291-298 (2000)
• [Publications] J.Hirosawa: "Spin- and Orbital-Polarized States in Alkali-Metal-Doped C_<60>"Synth.Met.. (2001)
• [Publications] S.Amamiya: "Relativistic Calculation on Electronic Structure of La@C_<82> Molecule and Crystal"Synth.Met.. (2001)
• [Publications] T.Chida: "Charge Fluctuation in A_3C_<60> (A=K and Rb): Competetion Between Electron-Electron and Electron-Phonon Interactions"J.Phys.Soc.Jpn.. Vol.70 No.2. (2001)
• [Publications] N.Narita: "Electionic Structure of Three-Dimensional Graphyne"Phys.Rev.B. Vol.62 No.16. 11146-11151 (2000)