f-電子系におけるスピンと軌道揺らぎの競合と協調に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740219
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 堀田 貴嗣 特殊法人日本原子力研究所, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (00262163)
• Keywords: f-電子 / 電子相関 / 超伝導 / 磁性 / 軌道自由度 / スピン自由度 / バンド計算 / 結晶場

Research Abstract

相対論的バンド計算の手法を用いて、AnTGa_5(An=Np,Pu;T=Co,Rh,Ir,Ni,Fe)のエネルギーバンドとフェルミ面構造を明らかにした。また、昨年、j-j結合描像に基づいてf-電子系に対する微視的模型を構築する一般的な方法を開発したが、その方法を用いてウラン化合物の微視的模型を構成した。具体的には、UGa_3およびUTGa_5(T=Ni,Pt)に対して、j-j結合描像に基づくΓ_8軌道縮退ハバードモデルが有効模型となることを示し、このモデルを詳細に解析することによって、UGa_3やUTGa_5のスピンおよび軌道構造を明らかにした。また、強磁性相における超伝導対波動関数を昨年開発した対相関最適化法によって解析し、UPt_3のように反転中心が格子点上にない非ブラベ格子の場合に、フント結合による奇パリティスピン三重項対が現れることを示した。さらに、Γ_8軌道縮退ハバードモデルをグリーン関数法に基づく揺らぎ交換近似法によって解析し、軌道およびスピン揺らぎの動的絡み合いと超伝導発現との関連を詳細に調べた。その結果、結晶場の影響で軌道縮退が解けると、軌道揺らぎが抑制されることによって反強磁性スピン揺らぎが顕在化し、d-波超伝導状態が現れるという概念を確立した。

Research Products

• [Publications] T.Hotta: "Spin and orbital structure of uranium compounds on the basis of a j-j coupling scheme"Physical Review B. (発表予定).
• [Publications] T.Hotta, K.Ueda: "Microscopic approach to exotic superconductivity in f-electron systems"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中).
• [Publications] T.Hotta, K.Ueda: "Odd-Parity Triplet Pair Induced by Hund's Rule Coupling"Physical Review Letters. 92(No.10). 107007 (2004)
• [Publications] T.Takimoto, T.Hotta, K.Ueda: "Strong-coupling theory of superconductivity in a degenerate Hubbard model"Physical Review B. 69(No.10). 104504 (2004)
• [Publications] T.Maehira, T.Hotta, K.Ueda, A.Hasegawa: "Electronic Structure and the Fermi Surfaces of PuCoGa_5 and NpCoCa_5"Physical Review Letters. 90(No.20). 207007 (2003)
• [Publications] T.Takimoto, T.Hotta, K.Ueda: "Superconductivity in the Orbital Degenerate Model for Heavy Fermion Systems"Journal of Physics : Condensed Matter. 15(No.28). 2087-2093 (2003)