銅酸化物超伝導体の擬ギャップ状態のバックフロー効果によるモンテカルロ法での研究

• Project/Area Number: 13J03134
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田村 駿 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 銅酸化物超伝導体 / d-p模型 / 超伝導状態 / 反強磁性状態 / 変分モンテカルロ法 / 超伝導 / 擬ギャップ / 交代電流状態 / 銅酸化物 / スピンカレント状態 / 金属-絶縁体転移 / 局在長 / 異方的三角格子ハイゼンベルグ模型

Outline of Annual Research Achievements

銅酸化物超伝導体は、ホールドーピング、電子ドーピング双方をすることが出来、ゼロドープの場合には反強磁性絶縁体でありドーピングにより超伝導が発現すると考えられていた。超伝導転移温度Tcが100Kを超えるのはホールドーピングの場合であり、電子ドーピングの場合には最大でもTcは30K程度である。両者で結晶構造は異なるが、共に銅と酸素から成る2次元面上で超伝導が発現していると考えられている。近年、電子ドープ型の銅酸化物超伝導体は、ゼロドープでも絶縁体ではなく超伝導が発現することが報告された。
我々は、電子ドープ型銅酸化物超伝導体のゼロドープ超伝導を説明するため銅と酸素の軌道を考慮した3バンドのハバード模型(d-p模型)の基底状態を変分モンテカルロ法により調べた。この模型は銅と酸素のサイト間の一体のポテンシャル差Δが小さく、ゼロドープの場合には基底状態が反強磁性絶縁体にならないと考えられており、そのときに超伝導状態が安定化する可能性を調べた。特に、反強磁性とd波の超伝導の試行波動関数によるエネルギーの比較を行った。d-p模型は軌道自由度を持つ系であるため、試行波動関数に含まれる変分パラメータの数が必然的に増える。我々は100万個以上の変分パラメータを導入し、軌道の自由度を十分に取り込んで計算を行った。ハミルトニアンに含まれるパラメータとしては銅サイトと酸素サイト間の跳び移り積分tpdをエネルギーの単位として、Δ、銅サイト上のクーロン斥力Ud、最近接の酸素間の跳び移り積分t’、ドープ率δを考慮する。
結果として、銅酸化物超伝導体で実現していると考えられているパラメータ領域では反強磁性状態の方が超伝導状態に比べてエネルギーが低いことが分かった。つまり、ホールドーピング、電子ドーピング共に実験で超伝導が観測されているドープ率でも反強磁性状態の方がエネルギーが低いという結果になった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Drude and Superconducting Weights and Mott Transitions in Variation Theory (2015)
  • Author(s): S. Tamura and H. Yokoyama
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 84 Issue: 6 Pages: 064707-064707
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.064707
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of diagonal hopping on stability of antiferromagnetic state (2015)
  • Author(s): H. Yokoyama, R. Sato, S. Tamura, M. Ogata
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 65 Pages: 17-20
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.05.097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of staggered flux state in d-p model studied using variational Monte Carlo method (2015)
  • Author(s): S. Tamura, H. Yokoyama
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 65 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.05.092
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drude and Superconducting Weights and Mott Transitions in Variation Theory (2015)
  • Author(s): S. Tamura and H. Yokoyama
  • Journal Title: JPSJ Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variational Approach to Localization Length for Two-Dimensinal Hubbard Model (2014)
  • Author(s): S. Tamura and H. Yokoyama
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 3
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.013003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Diagonal Hopping on Staggered Flux State in Square-Lattice Hubbard Model (2014)
  • Author(s): H. Yokoyama, S. Tamura, and M. Ogata
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 3
  • DOI: 10.7566/jpscp.3.012029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-current state in anisotropic triangular Heisenberg model (2014)
  • Author(s): S. Tamura and H. Yokoyama
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 58 Pages: 10-13
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.09.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of staggered flux state for anisotropic triangular lattice (2014)
  • Author(s): H. Yokoyama, S. Tamura, and T. Watanabe, K. Kobayashi, and M. Ogata
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 58 Pages: 14-17
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.09.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variational Approach to Localization Length for Two-Dimensinal Hubbard Model (2014)
  • Author(s): 田村駿、横山寿敏
  • Journal Title: JPSJ Supplements Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Diagonal Hopping on Staggered Flux State in Square-Loggice Hubbard Model (2014)
  • Author(s): 横山寿敏、田村駿、小形正男
  • Journal Title: JPSJ Supplements Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-current state in anisotropic triangular Heisenberg model (2014)
  • Author(s): 田村駿、横山寿敏
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: (印刷中)
  • NAID: 110009754967
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of staggered flux state for anisotropic triangular lattice (2014)
  • Author(s): 横山寿敏、田村駿、渡邉努、小林憲司
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variational Study of Mott Transition by Means of Drude Weight and Superfluid Density (2013)
  • Author(s): 田村駿, 横山寿敏
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 45 Pages: 5-8
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2013.04.038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variational study of conduction in doped Mott insulator in terms of kinetic energy (2013)
  • Author(s): 横山寿敏、田村駿
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 45 Pages: 9-12
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2013.04.039
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 変分モンテカルロ法によるd-p模型の磁気秩序状態2 (2016)
  • Author(s): 田村 駿、横山 寿敏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス(宮城県、仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] Variational Study of Magnetic Ordered State in d-p Model (2015)
  • Author(s): S. Tamura, H. Yokoyama
  • Organizer: International Symposium on Superconductivity 2015
  • Place of Presentation: Hunabori, Tokyo Japan(Tower Hall Funabori)
  • Year and Date: 2015-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 変分モンテカルロ法によるd-p模型の磁気秩序状態 (2015)
  • Author(s): 田村 駿、横山 寿敏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス(大阪府、吹田市)
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] d-p模型におけるループカレント状態の変分モンテカルロ法による解析 (2015)
  • Author(s): 田村 駿、横山 寿敏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東京都、早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-22
• [Presentation] Stability of Loop-Current on d-p model on the Basis of Variational Monte Carlo Calculations (2014)
  • Author(s): 田村 駿、横山 寿敏
  • Organizer: 27th International Symposium on Superconductivity
  • Place of Presentation: 東京都、タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-11-27
• [Presentation] 変分モンテカルロ法によるd-p模型におけるループカレント状態 (2014)
  • Author(s): 田村 駿、横山 寿敏
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 愛知県、中部大学
  • Year and Date: 2014-10-09
• [Presentation] Crossover between BCS superconductor and doped Mott insulator in the two-dimensional Hubbard model (2014)
  • Author(s): Masao Ogata, Hisatoshi Yokoyama, and Shun Tamura
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • Place of Presentation: Grenoble, France
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] 異方的三角格子ハイゼンベルグ模型におけるスピンカレント状態II (2014)
  • Author(s): 田村駿
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] Spin-current state in anisotropic triangular Heisenberg model (2013)
  • Author(s): 田村駿
  • Organizer: 26th International Symposium on Superconductivity
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2013-11-20
• [Presentation] 異方的三角格子ハイゼンベルグ模型におけるスピンカレント状態 (2013)
  • Author(s): 田村駿
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Presentation] Variational Approach to Localization Length for Two-Dimensional Hubbard Model (2013)
  • Author(s): 田村駿
  • Organizer: Strongly Correlated Electron Systems 2013
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2013-08-08
• [Book] 固体物理 (2016)
  • Author(s): 横山 寿敏、田村 駿、栂 祐太
  • Total Pages: 11
  • Publisher: アグネ技術センター