2014 Fiscal Year Research-status Report
電子相関機構に基づく高温超伝導機構の解明と新規超伝導体のデザイン
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26400380
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
柳澤 孝 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 上級主任研究員 (90344217)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 泉 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (00357774)
伊豫 彰 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 上級主任研究員 (50356523)
竹下 直 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光研究部門, 主任研究員 (60292760)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 電子相関機構 / クーロン相互作用 / ハバードモデル / d-pモデル / 価数スキップ機構 / モンテカルロ法 / 新超伝導体のデザイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子相関機構による高温超伝導機構の研究を行い、それに基づいて新奇超伝導体のデザインを行った。
銅酸化物高温超伝導体の基本的モデルは銅原子のd軌道と酸素原子のp軌道を含んだd-pモデルと呼ばれるものである。このd-pモデルにおける電子相関効果を変分モンテカルロ法により調べた。d-pモデルにおいては、d電子間のクーロン相互作用Uとd、p軌道のレベル差が重要なパラメーターである。Uが大きいほど、d、pのレベル差が大きいほど電子相関の効果は大きくなる。キャリアードーピングのない場合、電子相関が強くなると電荷移動型の金属絶縁体転移が起きる。我々は絶縁体状態の波動関数を新たに提案し、d、p電子のレベル差の増大に伴い金属絶縁体転移が起きることを示した。絶縁体状態は強相関領域にある。d-pモデルを1バンドに簡単化したハバードモデルにおいても同様に、我々の波動関数が金属絶縁体転移を記述し、ハバードのUが7tあたりから強相関領域になることがわかった。
キャリアーがドープされると超伝導状態への相転移が起きるであろう。超伝導状態への相転移によるエネルギーの下がり（すなわち超伝導凝縮エネルギー）は、強相関領域において急激に増大することが明らかになった。ハバードモデルではU>7tの領域に対応し、d-pモデルにおいては、レベル差を大きくした領域である。高温超伝導の可能性があるのはこの領域である。
また、新奇超伝導体にデザインについての考察を行い、いくつかの新奇超伝導体の可能性を提案した。実際に、新奇超伝導体が発見された。元素置換により状態密度の増大が予言され、それに伴って超伝導臨界温度の上昇が期待されたが、実際にその通りになった。
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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
電子相関機構の超伝導体においては、強相関領域において高温超伝導の可能性があることがわかった。相関のある電子系において、弱相関領域と強相関領域があり、その間でクロスオーバーがあることが明らかになった。クロスオーバーがおこる相互作用パラメーターはモデルにより異なっている。超伝導凝縮エネルギーもクロスオーバーを経て増大していく。しかしながら、超伝導状態のパラメーター依存性、キャリアー数依存性等はまだ明らかになっていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
強相関領域における超伝導特性のパラメーター依存性を明らかにする。高温超伝導体を特徴づける物質パラメーターはいくつかあり、物質ごとにパラメーターは異なっている。それらを変えたときの物性の変化を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
計算用ソフトのフォートランを20数万円で購入予定であったが、手元にあったフォートランで十分な性能がでることがわかったのでそれを使用した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
性能のよい計算ソフトを購入する。
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[Journal Article] Enhancement of superconducting transition temperature of SrBi$_3$ induced by Na substitution for Sr2015
Author(s)
A.Iyo, Y. Yanagi, S. Ishida, K. Oka, Y. Yoshida, K. kihou, C.H. Lee, H. Kito, N. Takeshita, I. Hase, T. Yanagisawa, T. Kinjo, T. Nishio, H. Eisaki
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 5
Pages: 1, 5
Peer Reviewed
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[Journal Article] Superconductivity at the highest transition temperature of 8.1K in simple cubic Au-Sb-TE and Au-Sb alloys2014
Author(s)
A. Iyo, K, Hira, K. Tokiwa, Y. Tanaka, I. Hase, T. Yanagisawa, N. Takeshita, K. Kihou, P. Shirage, P. Raychaudhuri, H. Eisaki
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Journal Title
Supeconductor Science and Technology
Volume: 27
Pages: 025005-1~5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Superconductivity at 4.4K in Ba_2Bi_32014
Author(s)
A. Iyo, Y. Yanagi, S. Ishida, K. Oka, Y. Yoshida, K. Kihou, C.H. Lee, H. Kito, N. Takeshita, I. Hase, T. Yanagisawa, T. Kinjo, T. Nishio, H. Eisaki
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Journal Title
Superconductor Science and Technology
Volume: 27
Pages: 072001-1~5
DOI
Peer Reviewed
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