2021 Fiscal Year Annual Research Report
第一原理計算と強相関手法の組み合わせによるニッケル酸化物超伝導の相図の解明
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20K22342
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
北谷 基治 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (50871331)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 強相関 / 動的平均場理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画通り、近年見つかった無限層ニッケル酸化物での超伝導について、1軌道模型を超えて主要なバンド以外をあらわに取り込んだ多軌道模型に対して動的平均場理論を用いて解析をすることでその効果を調べた。その結果として、フェルミポケットを作っている軌道との混成による超伝導への寄与は小さく、低温になっても近藤効果のような現象は発生していないと考えられる。これは動的平均場理論を超えて空間揺らぎを取り込んだ動的バーテックス近似を用いても同様と考えられる。
またd軌道間の混成の効果を調べるため、動的平均場理論を用いて超伝導が起こるような低温の計算を行い、フント結合よる影響などを調べた。その結果として、超伝導が発現するフィリング領域ではフント結合による影響は大きくないと考えられる。また手法開発としては、動的バーテックス近似の空間的な揺らぎを取り込むダイアグラム展開の部分の実装の詳細による違いの比較など、詳細なベンチマーク計算を行うと共に、多軌道模型への拡張を行った。
さらに無限層系だけではなく、新たに見つかった5層系のニッケル酸化物超伝導物質について、密度反関数法に基づきつつ動的バーテックス近似を適用して転移温度の計算を行うことで、実験で得られた転移温度が定量的に説明できることがわかった。そこでは、強相関効果による電荷の移動が超伝導発現に影響を与えている。これには第一原理計算と強相関手法の組み合わせが必要不可欠であり、本研究で行った解析の重要性が示されている。
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