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多軌道強相関電子系における軌道・磁気揺らぎと超伝導の理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K14338
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関名古屋大学

研究代表者

山川 洋一  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (60750312)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード高温超伝導 / 強相関電子系 / 軌道秩序 / 磁気秩序 / 鉄系超伝導体 / 銅酸化物 / 超伝導 / ネマティック秩序 / ボンド秩序 / 軌道自由度 / 軌道揺らぎ / 磁気揺らぎ / 銅酸化物高温超伝導体 / 物性理論
研究成果の概要

本研究では、高次多体相関を記述するバーテックス補正を考慮した理論を用いて、鉄系超伝導体、銅酸化物高温超伝導体における電子状態を解析した。その結果、強相関系で発達するスピン揺らぎが干渉効果を起こすことで、電子ドープFeSeにおける軌道揺らぎの発達と、それに起因した高温超伝導発現機構を明らかにした。加えて、FeSeの圧力誘起磁気転移を説明した。超伝導対称性と実験との対応を明らかにするため、中性子散乱によるレゾナンスピークを解析し、軌道揺らぎ由来の超伝導説明できることを見出した。さらに銅酸化物高温超伝導体の電荷密度波および擬ギャップ現象の起源として、ボンド秩序やスピン流秩序などの機構を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄系超伝導体をはじめとした多軌道強相関電子系では、電子の軌道・電荷・スピン自由度に起因して、様々な興味深い性質が現れる。本研究で明らかにしたバーテックス補正に起因した軌道揺らぎの発達とフルギャップs波超伝導発現の機構は、電子ドープFeSeの高温超伝導、ひいては鉄系全般の超伝導発現機構解明に貢献する結果である。また、銅酸化物高温超伝導体で新たに発見された電荷密度波、および擬ギャップ現象の起源として、バーテックス補正に起因したボンド・スピン流秩序という新機構を提唱した。鉄系および銅酸化物系超伝導体では、共にスピン・軌道・電荷の結合という共通の物理があり、強相関電子系において広く実現が期待される。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Doping effects on electronic states in electron-doped FeSe: Impact of self-energy and vertex corrections2020

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa Youichi、Onari Seiichiro、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 8 ページ: 081108-081108

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.081108

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 汎関数くりこみ群法による教相関電子系の研究 ー2次元電子系におけるネマティック秩序ー2020

    • 著者名/発表者名
      土射津昌久, 田財里奈, 山川洋一, 紺谷浩
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 55 ページ: 195-203

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced quantum critical point in the heavily hydrogen-doped iron-based superconductor LaFeAsO2019

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Masayoshi、Fujiwara Naoki、Kuwayama Takanori、Nakagawa Satoshi、Iimura Soshi、Matsuishi Satoru、Yamakawa Youichi、Kontani Hiroshi、Hosono Hideo
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 17 ページ: 174517-174517

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.174517

    • NAID

      120006636656

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity in PtSbS with a Noncentrosymmetric Cubic Crystal Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Mizutani, Yoshihiko Okamoto, Hayate Nagaso, Youichi Yamakawa, Hiroshi Takatsu, Hiroshi Kageyama, Shunichiro Kittaka, Yohei Kono, Toshiro Sakakibara, and Koshi Takenaka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 9 ページ: 093709-093709

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.093709

    • NAID

      40022008736

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-energy driven resonancelike inelastic neutron spectrum in the s++-wave state in Fe-based superconductors2018

    • 著者名/発表者名
      L. Takeuchi, Y. Yamakawa, and H. Kontani
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 16 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.165143

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pairing mechanism for nodal s-wave superconductivity in BaFe2(As,P)2: Analysis beyond Migdal-Eliashberg formalism2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nakaoka, Y. Yamakawa, and H. Kontani
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.125107

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge-induced Strongly Correlated Electronic States in Two-dimensional Hubbard Model: Enhancement of Magnetic Correlations and Self-energy Effects2018

    • 著者名/発表者名
      S. Matsubara, Y. Yamakawa, and H. Kontani
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 7 ページ: 073705-073705

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.073705

    • NAID

      210000134884

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multistage electronic nematic transitions in cuprate superconductors: A functional-renormalization-group analysis2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuchiizu, K. Kawaguchi, Y. Yamakawa, and H. Kontani
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 97 号: 16 ページ: 165131-165131

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.165131

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large thermoelectric power factor in one-dimensional telluride Nb4SiTe4 and substituted compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, T. Wada, Y. Yamakawa, T. Inohara, and K. Takenaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 17

    • DOI

      10.1063/1.5023427

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abrupt change of the superconducting gap structure at the nematic critical point in FeSe1?xSx2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuki、Kasahara Shigeru、Taniguchi Tomoya、Xing Xiangzhuo、Kasahara Yuichi、Tokiwa Yoshifumi、Yamakawa Youichi、Kontani Hiroshi、Shibauchi Takasada、Matsuda Yuji
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 6 ページ: 1227-1231

    • DOI

      10.1073/pnas.1717331115

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Competing Unconventional Charge-Density-Wave States in Cuprate Superconductors: Spin-Fluctuation-Driven Mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kawaguchi, Y. Yamakawa, M. Tsuchiizu, and H. Kontani
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 86 号: 6 ページ: 063707-063707

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.063707

    • NAID

      40021221661

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plain s-Wave Superconductivity near Magnetic Criticality: Enhancement of Attractive Electron-Boson Coupling Vertex Corrections2017

    • 著者名/発表者名
      R. Tazai, Y. Yamakawa, M. Tsuchiizu, and H. Kontani
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 86 号: 7 ページ: 073703-073703

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.073703

    • NAID

      40021254022

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity without a hole pocket in electron-doped FeSe: Analysis beyond the Migdal-Eliashberg formalism2017

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa Youichi、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.045130

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nematicity, magnetism, and superconductivity in FeSe under pressure: Unified explanation based on the self-consistent vertex correction theory2017

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa Youichi、Kontani Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.144509

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Unconventional orbital-charge density wave mechanism in transition metal dichalcogenide 1T-TaS22021

    • 著者名/発表者名
      Toru, Hirata, Youichi Yamakawa, Seiichiro Onari, Hiroshi Kontani
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021, online, March-2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unconventional orbital-charge density wave mechanism in transition metal dichalcogenide 1T-TaS22020

    • 著者名/発表者名
      山川洋一、平田徹、大成誠一郎、紺谷浩
    • 学会等名
      令和2年度 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイドにおける非従来型電荷秩序の微視的理論2020

    • 著者名/発表者名
      山川洋一、平田徹、大成誠一郎、紺谷浩
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」量子物質開発フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 拡張軌道揺らぎ由来の超伝導の理論研究:高ドープFeSeへの適用2020

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 大成誠一郎, 紺谷浩
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] FeSe系における軌道・磁気揺らぎと超伝導の理論研究2020

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 大成誠一郎, 紺谷浩
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of orbital fluctuations and s-wave superconductivity due to AL-VC in electron-doped FeSe2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamakawa, S. Onari, H. Kontani
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 銅酸化物超伝導体におけるボンド秩序の圧力および磁場依存性2019

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム第7回会合
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ハバード模型における非自明な電荷秩序相の理論研究2019

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 大成誠一郎, 紺谷浩
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子ドープFeSeにおける高温超伝導および銅酸化物の圧力・磁場下でのボンド秩序の理論研究2019

    • 著者名/発表者名
      山川洋一、大成誠一郎、紺谷浩
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「電子相関が生み出す超伝導現象の未解決問題と新しい潮流」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] FeSe系における軌道・磁気揺らぎと超伝導の理論研究2019

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      第9回「凝縮系理論の最前線」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FeSe系超伝導体における電子ドープ効果の理論研究2019

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 大成誠一郎, 紺谷浩
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄系超伝導体におけるドーピング効果2018

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      第八回「強相関電子系理論の最前線」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ドープFeSeにおける超伝導発現機構の理論研究2018

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部特別講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄系超伝導体における四重極揺らぎと超伝導の理論研究2018

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 紺谷浩
    • 学会等名
      J-Physics:多極子伝導系の物理 平成 30 年度領域全体会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] FeSe系の超伝導における軌道・スピン・電荷揺らぎの効果2018

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 紺谷浩, 大成誠一郎
    • 学会等名
      基研研究会「電子相関が生み出す新規な秩序と超伝導現象」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multistage CDW Transitions in Cuprate High-Tc Superconductors: Functional-Renormalization-Group Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kontani, Masahisa Tsuchiizu, Kouki Kawaguchi, Youichi Yamakawa
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Nematicity and superconductivity in FeSe1-xSx2018

    • 著者名/発表者名
      Youichi Yamakawa, Hiroshi Kontani
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄系超伝導体における超伝導と軌道・磁気複合揺らぎの協奏2017

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      基研研究会「超伝導研究の最先端:多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー、人工制御」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FeSe系におけるS++波超伝導発現機構:電子相関効果と電子格子相互作用の協力機構2017

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 紺谷浩
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] FeSe1-xSxにおけるネマティシティと超伝導の理論研究:軌道とスピンの協力機構2017

    • 著者名/発表者名
      山川洋一, 紺谷浩
    • 学会等名
      超伝導フォーラム第5回会合
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多体相関に起因した軌道・電荷・スピン揺らぎと超伝導2017

    • 著者名/発表者名
      山川洋一
    • 学会等名
      第七回「強相関電子系理論の最前線」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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