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高温超伝導体、有機超伝導体、重い電子系では金属・超伝導・反強磁性絶縁体の空間的に不均一な共存(相分離)が観測されている。これらの不均一性の実体を明らかにし発現機構を解明すること目的として研究している。これらの不均一性にみられる共通点は強い電子相関を持つ系における金属-絶縁体転移の近傍で発現していることである。我々のこれまでの研究から金属-絶縁体転移の近傍では電子相関が強い揺らぎ(超伝導揺らぎ、スピン揺らぎ、電荷揺らぎ)を誘起することがわかっている。これらの揺らぎが電子系に本質的な不均一性を引き起こしていると考えられる。
高温超伝導体における超伝導-反強磁性転移の様相を調べるため、d-p模型においてスレーブボソン法と1/N展開理論を用い、これにより導かれる準粒子バンド(ingap-state)上の超交換相互作用による超伝導と反強磁性をセルフコンシステントに扱った。ここで強調したいことは、ホールドープ量が小さいときingap-stateのフェルミエネルギーと超交換相互作用が拮抗することである。したがって準粒子形成とクーパー対形成とをコンシステントに解かなければならないのである。さらに超伝導状態の安定性を考察するため、超伝導ギャップに対する自由エネルギーを計算した。絶対零度における計算の結果、有限のホールドープ量において超伝導-絶縁体不連続転移が起きることがわかった。ここで現れた絶縁体相では圧縮率が負、すなわち熱力学的に不安定な解となっている。これは空間的に均一な解を仮定した結果である。この計算において解の空間依存性を導入すれば、系は反強磁性絶縁体領域とドープされたキャリアの凝集した領域とに相分離することになる。
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