2021 Fiscal Year Annual Research Report
重い電子系化合物に対する第一原理計算手法の開発と応用
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19H01842
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
池田 浩章 立命館大学, 理工学部, 教授 (90311737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 通人 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10596547)
星野 晋太郎 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90748394)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 物性理論 / 第一原理計算 / 重い電子系 / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度については，これまでに開発したLDA+DMFT，LDA+FLEXのオリジナルコードの改良を行った．以前いくつかのセリウム系化合物においてテストランを行ったところ，計算結果がフント結合の大きさに敏感で非常に不安定な振る舞いを示していたため，主にその原因の究明を行った．問題はこの手の計算で常に問題となるdouble countingの問題，つまり，局所密度近似(LDA)に含まれる電子間相互作用の効果をうまく差し引く方法が明確でないという問題に集約される．この点を改善することは，第一原理計算に基づいて正しい結晶場基底状態を自然な形で再現するという目的を達成するためには避けて通れない問題であり，これまでに様々な角度からその可能性を追求してきた．その結果，LDAの交換ポテンシャルを正しい交換項にすげ替え，hybrid functionalのような方法論を取り入れることで改善できるという手応えを得たため，目下，その方向でコードの改良を実施している最中である．また，これらのコード開発と平行して，SolverとしてHubbard I近似を用いた場合において，２粒子相関関数の厳密な計算，および，多極子的な分類も行った．
このような汎用的なコード開発とは別に，これまでのように第一原理計算で得られたバンド構造に基づいて銅酸化物高温超伝導体の相図を変分モンテカルロ法を用いて解析した．その結果，Cu-eg軌道およびO-px, O-pyの計４軌道の拡張ハバード模型によって，ストライプ構造，超伝導，磁性の振る舞いが物質依存性を含め，包括的に説明できることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度中にdouble countingの問題に関する交換項のすげ替えを終了する予定であったが，概ね組み上げたところで，局所的な交換項だけではなく長距離の効果が重要であることが分かったため，急遽，hybrid functionalのような形での導入に変更したため，この修正が年度内に終わらなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
早々にhybrid functionalの導入を終わらせて，LDA+DMFTを一連のセリウム系化合物に適用し，結晶場準位および磁化率の異方性について研究する．また，LDA+FLEXを鉄系超伝導体に適用し，鉄系超伝導体を始めとする量子臨界点付近の物質で度々問題となるフェルミ面サイズの問題に関して一石を投じたい．
また，安定運用ができそうであればソースコードの公開に向けて順次整備していきたい。
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