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2019 年度 実績報告書

新アルゴリズムの変分モンテカルロ法によるモット物理が本質的な系の励起状態の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05428
研究機関東北大学

研究代表者

横山 寿敏  東北大学, 理学研究科, 助教 (60212304)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード強相関電子系 / モット転移 / 励起状態 / ハバード模型 / 変分モンテカルロ法 / d波超伝導 / 反強磁性 / ダブロン
研究実績の概要

前年度までは低エネルギー(基底)状態の性質を中心に調べた。今年度はそれを踏まえ、絶縁体領域でモットギャップを超えた励起状態の性質を、フェルミ流体(PM)、反強磁性(AF)、様々なペア対称性の超伝導(d-SCなど)の各状態について、半充填の場合に変分モンテカルロ法を対角遷移のある正方格子ハバード模型に適用して調べた。
これらの励起状態は、従来の低エネルギー状態で二重占有サイト(ダブロン:D)数に下限Λを設けることにより表す(最低エネルギー状態はΛ=0)。Λを設ける操作は、相互作用強度U/tが充分大きい場合、Λ個の電子がモットギャップを超えて励起されることに対応する(Λ∝励起光強度)。励起直後の状態の量子数や対称性は励起過程に依存して制限されるが、小さなエネルギーの散逸過程が存在すれば、(モットギャップを超えて緩和する前の)準定常励起状態として、所与のΛの中で最低エネルギーを持つ状態が実現する。Dの密度dが12%程度以下ならば、エネルギーはモット領域でAF<d-SC<s-SC=PMの順に低く、広くAF絶縁体状態が出現する。以下に精しく調べたd-SCとAFの性質の要点をまとめる。
(1) d-SC状態:d(またはΛ)が或る閾値(~0.037)を超えた場合に、自由に動けるDおよび空サイト(ホロン:H)が現れ、DとHがキャリアとなって(超)伝導化する。この閾値はU/tには余り依存しない。一方、dが約0.12を超えると超伝導は消失し金属化する。D-H励起によるd-SCの特徴は、化学的に電子またはホールをドープした場合と類似する。
(2) AF状態:自由なD, Hは最低エネルギー状態から存在するが絶縁体である。AF状態が伝導化するのはdが約0.14を超えた場合であり、例えば光なら強度の強い励起が必要である。化学的ドープの場合は微少ドープすると金属化するので、挙動が大きく異なる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Metallization of Mott Insulators through Percolation in Partially Filled Impurity Hubbard Model2020

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Yokoyama, Ryo Sato, Kenji Kobayashi, Tsutomu Watanabe, and Masao Ogata
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011003-1-6

    • DOI

      10.7566/JPSCP.30.011003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impurity Effect on Magnetism and Mott Transitions in Hubbard Model on Anisotropic Triangular Lattice2020

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Watanabe, Hisatoshi Yokoyama, and Kenji Kobayashi
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011004-1-6

    • DOI

      10.7566/JPSCP.30.011004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pomeranchuk Instability in Strongly Correlated Hubbard Model2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kobayashi, and Hisatoshi Yokoyama
    • 雑誌名

      JPS Conference. Proceedings

      巻: 30 ページ: 011046-1-6

    • DOI

      10.7566/JPSCP.30.011046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possibility of Pomeranchuk instability in staggered flux state2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kobayashi and Hisatoshi Yokoyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics; Conference. Series

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insulator-to-superconductor transition by exciting half-filled d-wave pairing state beyond Mott gap2020

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Yokoyama, Kenji Kobayashi, Tsutomu Watanabe, Masao Ogata
    • 雑誌名

      Journal of Physics; Conference. Series

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [学会発表] モットギャップを超える励起による半充填状態の絶縁体-導体転移2020

    • 著者名/発表者名
      横山寿敏, 小林憲司, 渡邉努, 小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(年次大会)
  • [学会発表] 強相関ハバード模型における電荷とスピンの局所相関の効果と磁気ポーラロン形成の可能性2020

    • 著者名/発表者名
      小林憲司, 横山寿敏, 渡邉努, 小形正男
    • 学会等名
      日本物理学会(年次大会)
  • [学会発表] Filling-Control-Type Mott Transitions in Half-Filled and Partially Filled Impurity Hubbard Models2019

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Yokoyama
    • 学会等名
      Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between Superconductivity and Anisotropy in Strongly Correlated Electrons2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kobayashi and Hisatoshi Yokoyama
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Metallization of Mott Insulators through Percolation in Partially Filled Impurity Hubbard Model2019

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Yokoyama, Kenji Kobayashi, Tsutomu Watanabe, Masao Ogata
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Impurity Effect on Magnetism and Mott Transitions in Hubbard Model on Anisotropic Triangular Lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Watanabe, Hisatoshi Yokoyama, and Kenji Kobayashi
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Itinerancy and Localization of d-Wave Superconducting State in Two-Dimensional Impurity Hubbard Model2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Sato and Hisatoshi Yokoyama
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Variational Monte Carlo Study of Excited States in Strongly Correlated Hubbard Model2019

    • 著者名/発表者名
      Hisatoshi Yokoyama, Kenji Kobayashi, Tsutomu Watanabe, Masao Ogata
    • 学会等名
      International Symposium on Superconductivity 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropy in strongly correlated electrons and its relationship with superconductivity2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kobayashi and Hisatoshi Yokoyama
    • 学会等名
      International Symposium on Superconductivity 2019
    • 国際学会
  • [備考] 横山寿敏(Hisatoshi Yokoyama)

    • URL

      http://www.cmpt.phys.tohoku.ac.jp/~yoko/yoko.html

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公開日: 2021-01-27  

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