2013 Fiscal Year Annual Research Report
５ｄ遷移金属酸化物の強いスピン軌道相互作用がもたらす強相関量子相に関する微視理論
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25287096
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
柚木 清司 独立行政法人理化学研究所, 柚木計算物性物理研究室, 准主任研究員 (70532141)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白川 知功 独立行政法人理化学研究所, 柚木計算物性物理研究室, 基礎科学特別研究員 (40571237)
渡部 洋 独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (50571238)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / 5d遷移金属酸化物 / トポロジカル結晶絶縁体 |
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| Research Abstract |
今年度は、まず、スピン軌道相互作用が強い5d遷移金属酸化物の中で、Sr2IrO4の反強磁性絶縁体状態の発現機構について変分モンテカルロ法を用いて調べた。スピン軌道相互作用がある3軌道ハバード模型における常磁性状態と反強磁性絶縁体状態のエネルギーを詳細に解析することにより、電子間相互作用が弱い場合は、電子間相互作用を利すること（スレーター絶縁体）で、電子間相互作用が強い場合は、バンドエネルギーを利すること（モット絶縁体）で、反強磁性絶縁体状態が出現していることが分かった。Sr2IrO4は、電子間相互作用の強さがちょうど中間に位置しており、スレーター絶縁体とモット絶縁体の中間状態であることが分かった。
次に、結晶構造の鏡面対称性によって特徴付けられるトポロジカル結晶絶縁体の新たな物質を、密度汎関数理論にもとづく第一原理電子状態計算により提案した。バルクのバンド構造を調べると、NaCl型の立方晶構造を持つSnSおよびSnSeがトポロジカル結晶絶縁体であることが示唆された。そこで、フェルミレベル近傍のバルクバンド構造を最局在ワニエ軌道を用いて解析し、有効強束縛近似模型（タイトバインディング模型）を構築し、鏡面チャーム数cMを計算するとトポロジカル結晶絶縁体が示唆されるところではC_M=-2であることが分かった。実際に、強束縛模型を用いて(100)、(110)、および(111)界面電子状態を計算すると、それぞれの界面でディラックコーン状のエネルギー分散が現れた。
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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
当初の予定通りおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度からは博士研究員を新しく雇用し、Ir酸化物以外の5d遷移金属酸化物におけるスピン軌道相互作用の役割も明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の計画では博士研究員を10月より2年間採用する予定であったが、適任者が見つからなかった。
当初の計画では博士研究員を10月より2年間採用する予定であったが、雇用を6ヶ月遅らせ平成26年度から2年間雇用する。
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