非一様な強相関電子系における電子状態、特に輸送現象の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 18740197
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 紺谷 浩 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (90272533)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 強相関電子系 / 輸送現象 / 超伝導現象 / 高温超伝導体 / 重い電子系 / 有機物超伝導体 / 不純物効果 / 異常ホール効果 / スピンホール効果 / 量子臨界現象 / 光学ホール係数 / バーテックス補正 / 超伝導発現機構

研究概要

反強磁性量子臨界点(AF-QCP)近傍の強相関電子系では、わずか1%の非磁性不純物が系全体の電子状態を劇的に変化させることが知られている。たとえば銅酸化物高温超伝導体では、1%のZn不純物により巨大な残留抵抗が生じたり、1μBに達する大きな局在モーメントが発生する。今回我々は、FLEX近似を拡張して空間的に非一様な状態に適用できる近似理論(GVI理論)を開発して、高温超伝導体における非磁性不純物問題を解析した。その結果、上記の実験事実を第一原理的に再現することに始めて成功した。その後、我々は鉄砒素系高温超伝導体における不純物効果を研究し、超伝導対称性に関する重要な知見を得た。さらに我々はAg金属中におけるYb不純物が、Ybの電子相関によって劇的に大きなスピンホール効果をもたらすことを理論的に予言した。

研究成果

• [雑誌論文] Impurity-induced in-gap state and Tc in sign-reversing s-wave superconductors: analysis of iron oxypnictide superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Senga and H. Kontani
  • 雑誌名: New J. Phys. 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic spin Hall effect in the s-wave superconducting state: Analysis of the Rashba model (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, J. Goryo, and D. S. Hirashima
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant extrinsic spin Hall effect due to rare-earth impurities (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka and H. Kontani
  • 雑誌名: New J. Phys. 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant orbital Hall effect in transition metals: Origin of large spin and anomalous Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D. S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impurity effects in sign-reversing fully gapped superconductors: Analysis of FeAs superconductors (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Senga and H. Kontani
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 77
  • NAID: 110006983732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant orbital Hall effect in transition metals : Origin of large spin and anomalous Hall effect (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D. S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic spin Hall effect in the s-wave superconducting state : Analysis of the Rashba model (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, J. Goryo, and D. S. Hirashima
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] s-wave superconductivity due to Shul-Kondo mechanism in NaxCoO2・yH2O: Effect of Coulomb interaction and trigonal distortion (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yada and H. Kontani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic spin Hall effect and orbital Hall effect in 4d and 5d transition metals (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, H. Kontani, M. Naito, T. Naito, D. S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetotransport properties governed by antifferomagnetic fluctuations in the heavy fermion superconductor CeIrIn5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, Y. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Ohnuki, H. Kontani, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional pairing originating from the disconnected Fermi surfaces of superconducting LaFeAsO1-xFx (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroki, S. Onari, R. Arita, H. Usui, Y. Tanaka, H. Kontani, and H. Aoki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic spin Hall effect and orbital Hall effect in 4d and 5d transition metals (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, H. Kontani, M. Naito, T. Naito, D. S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Intrinsic Spin and Orbital Hall Effects in Sr2MO4 (M=Ru,Rh,Mo) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, T. Tanaka, D.S. Hirashima, K. Yamada, and J. Inoue
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 966014-966014
• [雑誌論文] Anomalous Transport Phenomena in Fermi Liquids with Strong Magnetic Fluctuations (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 雑誌名: Reports on Progress in Physics 71 ページ: 2650152-2650152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of Thermal Conductivity in High-Tc Superconductors below Tc (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Hara, and H. Kontan
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 737054-737054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeMIn5 (M: Co and Rh): Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, K. Behnia, K. Izawa, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 76 ページ: 2470315-2470315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared Hall conductivity in optimally doped Bi2Sr2CaCu2O8+δ: Drude behavior examined by experiment and fluctuation-exchange-model calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: D. C. Schmadel, G. S. Jenkins, J. J. Tu, G. D. Gu, H. Kontani, and H. D. Drew
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 1405064-1405064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic anomalous Hall effect in ferromagnetic metals studied by the multi- d -orbital tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kontani, Takuro Tanaka, and Kosaku Yamada
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 18441611-18441611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of intrinsic spin and orbital Hall effects in Pt based on a (6s,6p,5d) tight-binding model (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani, M. Naoto, D. S. Hirashima, K. Yamada and J. Inoue
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 76 ページ: 1037024-1037024
  • NAID: 110006448292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeM ln5 (M : Co and Rh) : Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima, H.Shishido, H.Nakai, T.Shibauchi, K.Behnia, K.Izawa, M.Hedo, Y.Uwatoko, T.Matsumoto, R.Settai, Y.Onuki, H.Kontani, Y.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76・2
• [雑誌論文] Theoretical Study of the Phase Diagram of β'-(BEDT TTF)2AuCl2 at Hydrostatic Pressure (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Kino, H.Kontani, T.Miyazaki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75・10
• [雑誌論文] Transport phenomena in a three-dimensional system close to the magnetic quantum critical point : The conserving approximation with current vertex corrections (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Onari, H.Kontani, Y.Tanaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73・22
  • NAID: 120000979812
• [雑誌論文] Effect of a nonmagnetic impurity in a nearly antiferromagnetic Fermi liquid : Magnetic correlations and transport phenomena (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Kontani, M.Ohno
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74・1
• [雑誌論文] Optical conductivity of bad metals : Shift of the Drude peak (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Mutou, H.Kontani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 74・11
• [学会発表] 電子ドープ系高温超伝導体における直流/交流ホール効果の理論解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩, D.H. Drew
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 非自明な磁気構造に由来する異常ホール効果の理論 (2009)
  • 著者名/発表者名: 富澤剛, 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 鉄砒素系超伝導体の超伝導状態における不純物効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 千賀裕子、紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 磁性不純物に起因する外因性スピンホール効果の理論II (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中拓郎, 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] Theory of anomalous transport phenomena in high-Tc superconductors (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 学会等名: 21 st International Conference on Superconductivity
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] 3d強磁性金属における異常ホール効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内藤隆, 平島大, 紺谷浩, 田中拓郎
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] d電子系における内因性ホール効果の起源 : 軌道流の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩, 田中拓郎, 平島大, 山田耕作, 井上順一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] NaxCoO2yH2Oにおける不純物効果の理論的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 千賀裕子、紺谷浩
  • 学会等名: 日物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 超伝導状態における内因性スピンホール効果の理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩, 御領潤, 平島大
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] d軌道強束縛模型に基づく外因性スピンホール効果の理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] 強束縛系における異常ホール効果 (領域8 シンポジウム) (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] 多軌道強束縛模型に基づくカイラリティー起源の異常ホール効果め理論 (2008)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] Theory of anomalous transport phenomena in high-Tc superconductors (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 学会等名: 21st International Conference on Superconductivity
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Novel Intrinsic Hall Effecct in d,f-Electron Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kontani
  • 学会等名: The 23rd Nishinomita-Yukawa Memorial International Workshop, Spin Transport in Condensed Matter
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 強相関電子系における輸送現象の理論的研究(領域8 若手奨励賞受賞講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [備考]
  • URL: http://www.slab.phys.nagoya-u.ac.jp/kon/
• [備考]
  • URL: http://www.slab.phys.nagoya-u.ac.jp/kon/