GW近似を超えた理論の新展開と固体の電子構造への応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640378
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 安原 洋 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40005814)
• 研究分担者: 高田 康民 東京大学, 物性研究所, 助教授 (00126103)
• キーワード: グリーン関数 / 密度汎関数理諭 / 電子液体模型 / 角度分解光電子分光 / エネルギーバンド / ダイソン方程式 / 自己エネルギー / 自己エネルギー改訂演算子理論

研究概要

1.高田は、保存近似法とパウリ原理を結びつけ、全ダイアグラムを包含する高度に自己無撞着な彼の理論(1995)に基づいて、電子液体の準粒子のエネルギーE(p)を計算した。その結果、安原らが1999年に得た「角度依存光電子分光から従来推測されていた単純金属の占有バンド幅の縮小は、終状態に対してE(p)を用いて解析し直せば解消するばかりでなく、占有バンド幅は交換相関のため逆に多少拡がるという結論」を追認補強した。一対あるいはプラズマ励起と多対励起間の不可分な結合の様相を取り込んだ最初の計算である。2.高田は同理論に基づいて、全金属密度領域にわたる電子液体の動的構造因子S(q,ω)を正確に計算し、解釈に安原も協力した。この計算では、低エネルギーでωに比例する一対励起の寄与が粒子・正孔多重散乱の影響で強められる様相、中間エネルギー領域で一対多対励起間の不可分な破壊的干渉に原因するスペクトル構造の平坦化が出現している。RPAとは著しい相違が存在することが判明した。3.石原らは、安原・高田理論(1991)に基づいてNaのバンド計算を実行し、占有バンド幅は交換相関の影響で10%以下拡がる結果を得た。フェルミ面の異方性は、伝導電子間の交換相関の影響を殆ど受けず、擬ポテンシャルで決められることを確かめた。4.安原らは、密度汎関数理論に基づくバンド理論を、LDAを超えて発展させるため、軌道に依存する交換エネルギー汎関数と共に使用すべき軌道に依存する相関エネルギー汎関数を、電子液体の長距離、中間距離、短距離相関の知識を借用して構築した。重いフェルミ系の電子構造は、この軌道に依存する相関エネルギー汎関数の大きさを出来るだけ稼ぐため、フェルミ準位近傍の状態密度を異常に鋭く高めるような軌道エネルギーを、伝導電子とf電子とが混成して自己無撞着に再構築する結果であると予見される。

研究成果

• [文献書誌] H.Yasuhara, M.Higuchi: "Scheme for band-structure calculations using an orbital-dependent correlation energy functional"Phys.Rev.. B64. 233108-1-233108-4 (2001)
• [文献書誌] T.Ishihara, H.Yamagami, H.Yasuhara: "Self-consistent calculation of the quasi-particle energy spectrum of sodium using the correlated Hartree-Fock method"J.Phys.Soc.Japan. 70. 3613-1622 (2001)
• [文献書誌] Y.Takada: "Inclusion of vertex corrections in the self-consistent calculation of quasiparticles in metals"Phys.Rev.Lett.. 87. 226402-1-226402-4 (2001)
• [文献書誌] Y.Ishigaki, M.Higuchi, H.Yasuhara: "Comment on the interpretation of the Hund's multiplicity rule"J.Korean Phys.Soc.. 40. 1056-1059 (2002)
• [文献書誌] 安原 洋: "多体論の立場からのバンド理論の基礎づけ"物性研究. 第78巻2号. 194-230 (2002)
• [文献書誌] Y.Takada, H.Yasuhara: "Dynamical structure factor of the homogeneous electron liquid : Its accurate shape and the interpretation of experiments on aluminum"Phys.Rev.Lett.. 89. 216402-1-216402-4 (2002)