2018 Fiscal Year Research-status Report
Study of the mechanism of high-temperature superconductivity based on optimized Monte Carlo method
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17K05559
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
柳澤 孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (90344217)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 泉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00357774)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 量子多体問題 / 最適化波動関数 / ハバードモデル / 弱強相関クロスオーバー / 高温超伝導 / モンテカルロ法 / 運動機構超伝導メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子間の相関により生じる多体効果により多彩な現象が引き起こされる。電子相関が強い系の電子状態及び相図を明らかにすることにより、多体電子系が内包している大きな可能性を明らかにすることができる。銅酸化物高温超伝導体も電子相関が強い系であり、高温超伝導も電子相関の結果として起きていると考えられる。
我々は、多体電子系の波動関数として非対角型の波動関数を提案し、この波動関数に基づいて最適化モンテカルロ法を開発してきた。この方法においては、波動関数による期待値をモンテカルロ法により統計誤差の範囲内にて正しく計算することができる。考察したモデルは二次元ハバードモデルと二次元d-pモデルである。d-pモデルは銅酸化物高温超伝導体に対するより現実的なモデルである。我々は波動関数の系統的な最適化を行い、基底状態のエネルギーは、世界中で提案されたどの波動関数の期待値よりも下がることを示した。
最適化波動関数に基づいて、二次元ハバードモデルの相図を明らかにした。キャリアー濃度がおよそ6%までの低いドープ域に反強磁性の絶縁相が存在し、さらにドープ量が増大すると共に超伝導相が現れる。これは銅酸化物高温超伝導体の相図と一致する。我々の計算では、反強磁性絶縁相と超伝導相の間には、反強磁性と超伝導の共存相が存在する。また、計算結果は、高温超伝導は反強磁性と超伝導の境界近くにおいて実現可能であることを示している。二次元d-pモデルには多くの物質パラメーターが存在するため、反強磁性と超伝導の境界はパラメーター空間の中でより広い領域として存在し、高温超伝導の可能性がより高い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
キャリアーのドープ量を変えながらエネルギーに関して最適化を行い、安定な状態を明らかにすることができた。その結果、ドープ量に関する相図を明らかにすることができた。低ドープ域に反強磁性絶縁相が存在し、それに隣接して超伝導相が存在し、銅酸化物高温超伝導体に対する相図を説明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最適化モンテカルロ法により、物質及び相互作用パラメーター空間の中での高温超伝導の相図を明らかにする。ハバードモデル、d-pモデルの物質パラメーターに対する超伝導、反強磁性の安定性を明らかにし超伝導にとって最適な領域を明らかにする。また、波動関数のさらなる最適化も探求する。より大きい系における計算も試みる。
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| Causes of Carryover |
論文投稿料および別刷り代金を支払う予定であったが、投稿料の請求が遅れたために次年度に支払うことになった。
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