有機超伝導体におけるペアリング対称性間の競合に関する理論的研究

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16038214
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 黒木 和彦 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (10242091)
• 研究分担者: 田沼 慶忠 神奈川大学, 工学部, 特別助手 (90360213)
• キーワード: 有機超伝導 / ペアリング対称性 / フェルミ面 / スピン・トリプレット超伝導 / (TMTSF)_2X / (BEDT-TIF)_2X / FLEX / 臨界温度

研究概要

(I)擬一次元有機導体(TMTSF)_2Xにおいてはスピン・トリプレット超伝導の可能性が実験的に指摘されているが、我々はそのペアリング機構として、スピン揺らぎと電荷揺らぎの共存に基づくスピン・トリプレットf波超伝導機構を提唱してきた。従来は現象論的な議論にとどまっていたが、今年度、本研究課題において微視的な模型に基づいてf波超伝導の実現可能性を調べた。鎖内の第三隣接サイト間までの相互作用、および鎖間最隣接相互作用を考慮した拡張型ハバード模型を考え、乱雑位相近似によりトリプレット、およびシングレット超伝導のギャップ方程式を解いた。その結果、第二隣接サイト間相互作用V'と鎖間相互作用V_⊥の和がオンサイト相互作用Uの半分程度あれば、f波超伝導がシングレットd波超伝導に勝つことがわかった。この条件は十分現実的であり、f波超伝導が実現している可能性を強く示唆する結果といえる。
(II)β'-(BEDT-TTF)_2Xは超高圧下で超伝導になり、電荷移動型有機錯体として、現在最高のTcを持つ物質である。これまでに木野らにより、ダイマー化が強い極限をとったシングルバンド模型に対するFLEX近似により、超伝導相図が得られているが、我々はダイマー極限をとらない2バンド模型に基づいたFLEX解析を行った。その結果、単一バンドの場合と同様の圧力領域に、現実的な値の超伝導臨界温度を得た。2バンドにすると1/4フィリングになるにも関わらず、比較的高い臨界温度が得られることは、フェルミ準位近傍にvan Hove特異点があることと関係があると考えられ、このことが現実の物質において最高のTcを有することと関係している可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Competition between singlet and triplet pairings in Na_xCoO_2・yH_2O (2005)
  • 著者名/発表者名: 黒木和彦, 田仲由喜夫, 有田亮太郎
  • 雑誌名: Physical Review B 71巻 ページ: 024506-(1)-024506-(10)
• [雑誌論文] Magnetic-field induced triplet superconductivity in the Hubbard model on a triangular lattice (2004)
  • 著者名/発表者名: 有田亮太郎, 黒木和彦, 青木秀夫
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73巻 ページ: 533-536
• [雑誌論文] Quantum Monte Carlo study of the pairing symmetry competition in the Hubbard model (2004)
  • 著者名/発表者名: 黒木和彦, 田仲由喜夫, 木村敬, 有田亮太郎
  • 雑誌名: Physical Review B 69巻 ページ: 214511-(1)-214511-(8)
• [雑誌論文] Off-Site Repulsion-Induced Triplet Superconductivity, A Possibility for Chiral p_<x+y>- Wave Pairing in Sr_2RuO_4 (2004)
  • 著者名/発表者名: 有田亮太郎, 大成誠一郎, 黒木和彦, 青木秀夫
  • 雑誌名: Physical Review Letters 92巻 ページ: 247006-(1)-247006-(4)
• [雑誌論文] Josephson Effect in Quasi One-dimensional Unconventional Superconductors (2004)
  • 著者名/発表者名: 浅野泰寛, 田仲由喜夫, 田沼慶忠, 黒木和彦, 土浦宏紀
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 73巻 ページ: 1922-1930
• [雑誌論文] Microscopic theory of spin-triplet f-wave pairing in quasi-1D organic superconductors (2004)
  • 著者名/発表者名: 田仲由喜夫, 黒木和彦
  • 雑誌名: Physical Review B 70巻 ページ: 060502(R)-(1)-060502(R)-(4)
• [雑誌論文] Phase diagram of the two-dimensional extended Hubbard model : Phase transitions between different pairing symmetries when charge and spin fluctuations coexist (2004)
  • 著者名/発表者名: 大成誠一郎, 有田亮太郎, 黒木和彦, 青木秀夫
  • 雑誌名: Physical Review B 70巻 ページ: 0941523-(1)-0941523-(6)
• [雑誌論文] Possible spin-triplet f-wave pairing due to disconnected Fermi surfaces in Na_xCoO_2・yH_2O (2004)
  • 著者名/発表者名: 黒木和彦, 田仲由喜夫, 有田亮太郎
  • 雑誌名: Physical Review Letters 93巻 ページ: 077001-(1)-077001-(4)
• [雑誌論文] Quantum Monte Carlo study on the pairing symmetry competition in the Hubbard model (2004)
  • 著者名/発表者名: 黒木和彦, 田仲由喜夫, 木村敬, 有田亮太郎
  • 雑誌名: Physica C 412-414巻 ページ: 59-63
• [雑誌論文] Josephson effect in quasi one dimensional superconductor (TMTSF)_2X (2004)
  • 著者名/発表者名: 浅野泰寛, 田仲由喜夫, 田沼慶忠, 黒木和彦, 土浦宏紀
  • 雑誌名: Physica C 412-414巻 ページ: 212-216