| 研究課題/領域番号 |
21K03399
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
大野 義章 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40221832)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 励起子相 / 超伝導 / ２バンド・ハバード模型 / 動的平均場理論 / 励起子感受率 / 超伝導感受率 / d-p模型 / 超伝導相図 / 2バンドハバード模型 / 励起子相図 / 第一原理計算 / DNA / Pr1-2-20系 / 四極子秩序 / RKKY相互作用 / Eliashberg方程式 / SmS / WTe2 / 最局在ワニエ関数 / 多バンドハバード模型 / 量子多体計算 / 強相関電子系 / 新奇超伝導 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エネルギーギャップの小さな半導体やバンドの重なりが小さな半金属では、電子－正孔対（励起子）が量子凝縮（ボース・アインシュタイン凝縮）した励起子相が実現する。本研究では、この励起子相やその近傍において、従来の弱相関・弱結合理論（相互作用が小さい場合に成り立つ理論）では説明できない強相関・強結合効果を、物質のバンド構造を正確に記述する第一原理計算と電子間クーロン相互作用と電子フォノン相互作用を同時にかつ非摂動的に取り扱う量子多体計算を用いて調べ、この系が示す非自明な電子状態や新奇超伝導を解明する。
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| 研究成果の概要 |
銅酸化物高温超伝導体の基本模型である２バンド・ハバード模型を、電子相関効果を非摂動的に考慮できる動的平均場理論を用いて調べた。ベーテ・サルピータ方程式から導出した超伝導感受率の解析表式に基づいて、厳密対角化法を用いて数値的に精度良く計算し、その発散により超伝導転移温度Tcを決定した。その結果、この模型の詳細な超伝導相図を初めて得た。また、励起子相の基本模型である電子-正孔２バンド・ハバード模型に対して、同様の計算手法を用いて励起子感受率を精度良く計算し、その発散により励起子転移温度Tcを決定した。その結果、クーロン相互作用とバンドの分裂の関数として、この模型の詳細な励起子相図を初めて得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
オンサイトの斥力相互作用のみを含む２バンド・ハバード模型や電子－正孔２バンド・ハバード模型で、詳細な超伝導相図や励起子相図を得た初めての研究であり、強相関効果による超伝導や励起子相の発現機構解明という観点で意義がある。また、計算手法として、vertex関数の3振動数依存性により従来は計算が困難であった超伝導感受率を、高振動数領域におけるvertex関数の解析表式を併用することにより克服した点でも意義がある。さらに、得られた結果はTa2NiSe5の実験をよく説明している。このような励起子相の示す異常物性の解明は、今後の新たな材料やデバイス開発にも繋がると期待され、社会的意義があると考えられる。
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