2014 Fiscal Year Research-status Report
希土類化合物における競合的混成効果と磁性および多極子状態の理論的探求
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25400362
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
椎名 亮輔 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30326011)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スクッテルダイト / サマリウム / 金属絶縁体転移 / 近藤格子 / 反強磁性 / 磁場 / 結晶場 / スピン励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
26年度は、前年度に引き続き、Smスクッテルダイトにおける異常磁性相の解析に取り組んだ。前年度に導いた磁気および電荷相互作用を含む有効近藤格子モデルに対して、温度T、磁場Hの変化に加えて、J=5/2基底におけるΓ7-Γ8結晶場分裂Δを大きく変化させたときの安定相について、平均場近似による解析を進めた。T-H-Δの変化に対する相図を決定することで、磁性・電荷の共存状態が結晶場分裂が小さい領域においてのみ磁場誘起により安定化すること、Γ8結晶場基底の場合は、ゼロ磁場においてノーマル相から共存相へ1次転移により直接移行しうることなどを明らかにした。また、結晶場分裂と磁場の方向依存性の関連についても解析を行い、高磁場領域では、相図に顕著な異方性が生じることを示した。
以上の研究を踏まえて、さらにSmスクッテルダイトにおける平均場解からの揺らぎ効果、およびそれに基づく輸送特性の解析を行った。動的平均場近似によって準粒子状態密度を計算し、ギャップエッジ近傍の状態が揺らぎにより大きく変化しうることを示した。また、線形応答理論によって電気抵抗を計算し、転移点での抵抗の上昇が揺らぎによって強く押さえられることを示した。ただし現時点では、低温で安定解が得られないことなど、数値計算上の課題が残っている。
上記研究に着想を得て、磁場中での近藤格子モデルの反強磁性相におけるスピン励起の解析も行った。局在スピンをホルスタイン－プリマコフ・ボソンに置き換えて、磁場によりキャントした磁気構造におけるマグノン励起スペクトルを導いた。通常のハイゼンベルグ型反強磁性と異なり、励起エネルギーはゾーン領域全てで磁場により増大すること、高磁場ではバンド電子のスピン励起との混成により減衰が生じることなどを示した。
その他、YbCo2Zn20の重い電子状態と磁場誘起秩序の四極子相互作用による解析にも取り組んだ。
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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
昨年度に導入されたSmスクッテルダイトに対する新しいモデルにおいて、様々な物理量のパラメータ変化について、着実な解析を勧めることができた。こうした進展は、より複雑なSmOs4Sb12などの多バンド系の解析に向けての布石となると思われる。また、近藤反強磁性体におけるスピン励起の問題を切り開く研究も行うことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
Smスクッテルダイトのpf混成については、これまでの研究で詳しい知見が得られつつある。残っている問題として、揺らぎ効果の解析における低温領域での数値的問題があるので、まずはこの問題を克服し、輸送特性について実験との詳細な比較が可能な解析結果を得ることを目指したい。その上で、df混成を加えた多バンドモデルについて、共存相の安定性と揺らぎの解析へと進む予定である。また、多軌道の一不純物近藤系において、結晶場分裂と近藤効果および価数揺らぎの関係についての数値繰り込み群による解析を現在進めている。
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