動的平均場理論による汎用バンド計算の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340108
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 酒井 治 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60005957)
• 研究分担者: 斯波 弘行 神戸大学, 理学部, 教授 (30028196) ; 佐宗 哲郎 埼玉大学, 理学部, 教授 (90142926) ; 清水 幸弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (70250727) ; 椎名 亮輔 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30326011) ; 金田 保則 東京大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00262048)
• キーワード: 動的平均場理論 / バンド計算 / LMTO / NCA / 高分解能光電効果 / 金属強磁性合金 / 近藤絶縁体 / 多重極秩序

研究概要

本課題の目的は動的平均場近似法(DMF)による汎用バンド計算プログラムの作成である。DMFルーチンを局所密度近似によるLMTO汎用バンド計算プログラムに組み込み、その発展形として一連の手続きにより計算が進められるようにすることを企画している。
本年度は(1)LMTO基底のバンド計算ハミルトニアン行列に自己エネルギーを導入した場合のグリーン関数の計算プログラムの開発、(2)局所状態密度から有効混成を求めるプログラムの開発、(3)これらとNCA法による有効1サイト模型を解くプログラムの結合を行ない、(4)LMTO-NCAによる動的平均場プログラムの自己無撞着計算ループの試験的運用を試みた。(5)Ce金属にたいして予備的な計算を開始した。広島大学の超高分解能角度積分実験のグループとの協同解析などを進めた。局所密度バンド計算から直接的に求めたc-f混成は、実験再現のために経験的に定める混成より大きくなることが示された。この点は、バンド計算と経験的的な計算を組み合わせた研究により、既に我々が指摘していたことではあり、d-fクーロン相互作用効果の重要性を示す。今後、非経験的DMF計算を組織的に進める際、d-f効果を如何に取り入れるかも重要な問題となる可能性がある。
金属強磁性合金につき、動的平均場近似とコヒーレントポテンシャル近似(CPA)を組み合わせることにより、3d強磁性金属の合金の電子状態を研究した。従来の一体近似計算と比較することにより,電子相関の揺らぎが,キューリ温度の合金濃度依存性に定性的にも寄与していることを示した.
最も典型的な近藤絶縁体であるYbB_<12>について,バンド計算を再現するような強束縛模型を作った。これをもとに、自己無撞着2次摂動論を適用し,軌道縮退があるときの近藤絶縁体のギャップ形成のメカニズムが明らかにした。さらに,光学伝導度を計算し,0.25eVのmid-IRピークと0.03eVのギャップをほぼ説明できる見通しを得た。
CeB_6の多重極秩序下での励起スペクトルを計算した。これは実験と比較しうる初めての理論計算である。

研究成果

• [文献書誌] Osamu Sakal, Ryousuke Shiina, Hiroyuki Shiba: "Possible Form of Multi-polar Interaction in Cubic Lattice"Physica. B329-333. 639-640 (2003)
• [文献書誌] Fumihiko Ishiyama, Osamu Sakai: "Theory on the Stability of the Ferromagnetic Doouble Layer Structure and on the Peak Structure of the Magneto-Optical Spectra of CeSb"J.Phys.Soc.Jpn. 72・5. 1216-1255 (2003)
• [文献書誌] Osamu Sakai, Ryousuke Shiina, Hiroyuki Shiba: "Invariant Form of Multipolar Intreraction and Relation between Antiferro-Quadrupolar Order and Field-Induced Magnetic Moments."J.Phys.Soc.Jpn. 72・6. 1534-1543 (2003)
• [文献書誌] Osamu Sakai, Wataru Izumida: "Study on the Kondo Effect in the Tunneling Phenomena through a Quantum Dot"Physica. B328. 125-130 (2003)
• [文献書誌] Yukihiro Shimizu: "An Application of the dynamical mean-field approximation to ferromagnetic alloys"J.M.M.M. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] R.Shiina: "Ordering and Fluctuation of Quantum Multipoles in CeB_6"Acta Physica Polonica. B34. 1089-1092 (2005)
• [文献書誌] R.Shilna, H.Shiba, P.Thalmeier, A.Takahashi, O.Sakai: "Dynamics of Multipoles and Neutron Scattering Spectra in Quadrupolar Ordering Phase of CeB_6"J.Phys.Soc.Jpn. 72・5. 1216-1255 (2003)
• [文献書誌] R.Shiina, H.Shiba, P.Thalmeier, A.Takahashi, O.Sakai: "Theory of Multipolar Excitations and Neutron Scattering Spectra in CeB_6"J.Phys.Condens Matter. 15. S2263-S2266 (2003)
• [文献書誌] P.Thalmeier, R.Shiina, H.Shiba, A.Takahashi, O.Sakai: "Temperature and Field Dependence of Multipolar Excitations in CeB_6"J.Phys.Soc.Jpn. 72. 3219-3225 (2003)
• [文献書誌] R.Shiina, Y.Aoki: "Theory of Field-Induced Phase Transition in PrOs_4Sb_<12>"J.Phys.Soc.Jpn.. 73(印刷中). (2004)
• [文献書誌] H.Shiba, Y.Ueda, K.Okunishi, S.Kimura, K.Kindo: "Exchange Interaction via Crystal-Field Excited States and Its Importance in CsCoCl_3"J.Phys.Soc.Jpn.. 72・12. 2326-2333 (2003)
• [文献書誌] T.Saso: "Thermoelectric Power and Electronic Structures of Kondo Insulators"Physica. B328. 58-62 (2003)
• [文献書誌] T.Saso, H.Harima: "Formation Mechanism of Hybridization Gap in Kondo Insulators based on a Realistic Band Model and Application to YbB_<12>"J.Phys.Soc.Jpn. 72・5. 1131-1137 (2003)
• [文献書誌] 斯波弘行: "相互作用する電子(岩波「物理の世界」シリーズ)"岩波書店. 80 (2003)