異常金属相およびモット転移の理論

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07237102
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 今田 正俊 東京大学, 物性研究所, 助教授 (70143542)
• 研究分担者: 福山 秀敏 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10004441) ; 寺倉 清之 工業技術院, 産業技術融合領域研究所, 首席研究官 ; 小谷 章雄 東京大学, 物性研究所, 教授 (90029504) ; 黒田 義浩 名古屋大学, 理学部, 教授 (60013504) ; 倉本 義夫 東北大学, 理学部, 教授 (70111250)
• キーワード: モット転移 / ハバ-ド模型 / t-J模型 / 強相関電子系 / 高温超伝導 / 異常金属 / 遷移金属酸化物 / 反強磁性

研究概要

本研究プロジェクトでの最も重要な課題はモット転移に機構の解明である。とりわけ重要な2次元を含む低次元系のモット転移に関して顕著な成果が得られた。まず低次元系モット転移の理論的基礎となるスケーリング理論が確立された。さらにハバ-ド模型のようなミクロなモデルに対する数値計算によって、2次元系でのハイパースケーリングの成立が支持され、新しい普遍性クラスのモット転移が見い出された。この結果は、分子場近似や一次元系からの推測が成り立たないことを示し、異常金属相の理解そのものも進展した。また中間結合領域でのモット転移において反強磁性相関の果たす役割について研究が行なわれ、反強磁性が消失した温度領域でも、電気抵抗が活性化型のふるまいを示す可能性がハートリーフォック理論の立場から検討された。
一方、モット転移近傍の電子状態の解明に向けて第一原理的な手法からの知見が期待されている。特にペロヴスカイト型遷移金属酸化物に対してLSDA、GGAおよび(LDA+U)法によるバンド計算が行われ、軌道整列とJahn、Teller効果の関係および軌道整列と磁気秩序の関係の詳しい解析が行なわれた。また高エネルギー分光の理論も進展した。特に将来物性研究の強力な手段となることが期待されるX線発光分光について理論面からの予言が行なわれ、最近のデータが分析された。
高温超伝導機構に関連して銅酸化物に的を絞った理論的考察も重要な課題である。この中でt-Jモデルスレーブボゾン分子場近似にもとづく研究が進められ、酵素原子の振動(フォノン)の効果と、スピンギャップ現象との関連が議論された。この観点からも実験事実がペアリングのd_<x2-y2>対称性を支持している点が指摘された。さらに高温超伝導体の非磁性不純物による磁気モーメントの生成及び残留抵抗の値をRVB理論の立場からスピンギャップと関連づけた議論や高温超伝導体におけるSU(2)ゲージ理論が試みられている。また軌道縮重度Nのd-p模型を用い、N→∞の極限で厳密になるような理論(1/N展開理論)を援用した考察も進んでいる。
より基礎的な観点から、2次元または擬1次元電子系での摂動計算が行なわれ低エネルギー領域でのフェルミ液体状態から、高エネルギー領域での朝永・ラッティンジャー液体へのクロスオーバーが調べられた。また、長距離相互作用を持つ1次元の超対称t-Jモデルに対して、有限温度の熱力学が厳密に求められた。この結果が分数排除統計に従う自由なスピノンとホロンの描像で厳密に解釈され、スピンと電荷の分離に微視的な基礎付けが与えられた。

研究成果

• [文献書誌] F.F.Assaad: "Hall Coefficient for the Two-Dimensional Hubbard Model" Physical Review Letters. 74. 3868-3871 (1995)
• [文献書誌] M.Imada: "Metal-Insulator Transition of Correlated Systems and Origin of Unusual Metal" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 2954-2969 (1995)
• [文献書誌] T.Miyazaki: "Anisotropic Two-Dimensional Heisenberg Model Studied by the Schwinger-Boson Gutzwiller Profection Method" Physical Review B. 51. 2966-2971 (1995)
• [文献書誌] M.Ogata: "Collpase of Quantized Conductance in a Mesoscopic Tomonaga-Luttinger Liquid" Japanese Journal of Applied Physics. 34. 4284-4287 (1995)
• [文献書誌] Y.Shimizu: "Numerical Renormalization Group Study for 5f2 Singlet System" Physica B. 206&207. 135-137 (1995)
• [文献書誌] Y.Kuramoto: "Spin-Charge Separation af Finite Temperature in the Supersymmetric t-J Model with Long-Range Imteractions" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 4518-4522 (1995)
• [文献書誌] I.Sawada: "Transport Properties of the In-Gap States in the d-p Model" Physica C. 245. 93-125 (1995)
• [文献書誌] Y.Ono: "Finite Temperature Crossover in the d-p Model" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 1595-1615 (1995)
• [文献書誌] 小谷章雄: "固体内の内殻準位の分光理論" 放射光. 8. 28-39 (1995)
• [文献書誌] K.Okada: "Nonlocal Screening Effects on Core1-Leve Photoemission Spectra Investigated by Large-Cluster Models" Physical Review B. 52. 4794-4800 (1995)
• [文献書誌] D.D.Sama: "Band Theory for Ground-State Properties and Excitation Spectra of Perovskite LaMO_3 (M=Mn,Fe,Co,Ni)" Physical Review Letters. 75. 1126-1129 (1995)
• [文献書誌] I.Solovyev: "t_<2g> Versus all 3d Localization in LaMO3 Perovkites(M=Ti-Cu):First Principles Study" Physical Review B. 〔印刷中〕.
• [文献書誌] N.Nagaosa: "Nonmagnetic Impurity in Spin Gap State" Physical Review B. 51. 15588-15591 (1995)
• [文献書誌] N.Nagaosa: "Edge and Bulk of the Fractional Quantum Hall Liquids" Physical Review Letters. 75. 4294-4297 (1995)
• [文献書誌] B.Normand: "Dynamic Susceptibility and Phonon Anomalies in the Bilayer t-J Mldel" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 3903-3924 (1995)
• [文献書誌] H.Kino: "Electronic States of Conducting Organic κ-(BEDT-TTF)_2X" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 2726-2729 (1995)
• [文献書誌] O.Narikiyo: "One-Particle Spectral Weight of the Two-Dimensional Hubbard Model in the t-Matrix Approximation" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 2290-2293 (1995)
• [文献書誌] O.Narikiyo: "Nested Spin-Fluctuation Theory of Anomalous Metallic Phase of V_<2-y>O_3" Journal of The Physical Society of Japan. 64. 2730-2733 (1995)