| 研究課題/領域番号 |
22K03477
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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 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
河野 昌仙 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主席研究員 (40370308)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | 近藤絶縁体 / モット転移 / スピン電荷分離 / 電子状態 / 強相関電子系 / スピンと電荷の分離 / 近藤格子系 / 密度行列繰り込み群法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
通常のバンド絶縁体ではスピンや電荷を励起させるために必要なエネルギーはともにバンドギャップと等しく、スピンと電荷の励起は分離していない。これに対して、強相関絶縁体では電荷の励起エネルギーギャップよりも小さなエネルギー領域にスピンの励起状態が存在し、スピンと電荷の励起が分離している。このことは、ドーピングによって金属化したときの電子状態に顕著な影響を及ぼす。強相関絶縁体にドーピングを行うと、絶縁体のギャップ内にスピンの励起状態が電子状態として出現する。本研究では、このようなスピンと電荷の分離に関する顕著な強相関効果が、異なる軌道の混成を含むような一般的な場合にも現れることを理論的に明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
重い電子系の絶縁体である近藤絶縁体に注目し、異なる軌道の混成を含むモデルである一次元近藤格子モデルと周期アンダーソンモデルの電子状態について、動的密度行列繰り込み群法の数値計算と摂動理論による研究を行った。その結果、モット転移の場合と同様に、ドーピングによって絶縁体相のスピン励起に起因した電子状態が出現することを示すことに成功し、その特徴を明らかにすることができた。この性質は、近藤絶縁体におけるスピンと電荷の分離、つまり、電荷励起ギャップよりも小さなエネルギー領域に磁気励起状態が存在することに由来しており、通常のバンド描像では説明することができない強相関効果である。また、周期アンダーソンモデルでは、フェルミエネルギーから離れたエネルギー領域においても、ドーピングによって電子状態が出現することを理論・数値計算によって明らかにすることができた。このことは、これまでドーピングは低エネルギー領域の物性に影響すると考えられてきたが、フェルミエネルギーから離れたエネルギー領域の性質にも影響を及ぼすことを示している。これまで重い電子系や近藤格子系において、有効質量が異常に増大することは主に電子相関の効果と考えられてきたが、今回の理論・数値計算によって、電子相関の効果よりもむしろ異なる軌道の混成効果の方が、有効質量の増大に強く係わっていることが明らかになった。一方で、上述した、近藤絶縁体の磁気励起状態がドーピングによって電子状態として出現する性質は、これまでの重い電子系や近藤格子系の研究では考えられていなかった顕著な電子相関の効果である。この研究成果は、論文[M. Kohno, Phys. Rev. B 105, 155134 (2022)]として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
近藤絶縁体に対するドーピング効果について、初年度に論文として発表することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
強相関絶縁体のスピン電荷分離に起因する電子状態に関する温度効果の研究を行い、より広い観点から理解を深めたいと考えている。
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