研究課題
基盤研究(C)
本研究において、MgB_2超伝導体に代表される多重ギャップ超伝導発現には複数フェルミ面が重要であるという観点から、複数バンドからなる複数フェルミ面がもたらす物性発現機構を理論的に探究することを主眼に研究を行った。本研究では、(1)超伝導における多重バンド効果のさらなる解明、(2)多重バンド効果による磁性発現の可能性、(3)有機分子性結晶における分子配向による多重バンド効果発現法則の探索、を行うことが目的である。この複数フェルミ面がもたらす新規な物性発現効果に対する理論的考察を行い、結晶構造の違いによる多重バンド効果の理論的予測を行った。超伝導発現における多重バンド効果では、多重バンド超伝導状態が単一バンド超伝導より安定化することが理論的に示された。この結果から超伝導転移温度の上昇が予測された。電子-格子相互作用による超伝導発現の場合、バンド間電子対トンネルが小さい場合は二つの異なる超伝導ギャップが存在し、バンド間対トンネルが大きい場合は区別が付かないことが示された。また、単一バンド理論の枠組みでは超伝導が発現する場合は有効電子間相互作用が引力で無ければならないが、フェルミ面が二つのバンドを横切る場合は斥力電子間相互作用でも超伝導発現することが示された。磁性における多重バンド効果では、二重バンド構造と磁性についての理論的考察を行った。単一バンド理論に相当するフェルミ面が1つのバンドを横切る場合は反強磁性的であるのに対し、フェルミ面が2つのバンドを横切る場合にはhalf-filling近傍で強磁性的になる可能性を示すことができた。有機分子性結晶の多くに見られるヘリーンボーン構造と二層正方格子構造についての物性発現予測を行った結果、二層正方格子構造では多重バンド効果により新規な磁性および超伝導性発現の可能性があることが示された。また、外場下での物性変化についても考察を行った。
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