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2005 年度 実績報告書

コバルト酸化物における多元要素の量子多体効果が導く異常物性と新奇超伝導機構の理論

研究課題

研究課題/領域番号 17540317
研究種目

基盤研究(C)

研究機関新潟大学

研究代表者

大野 義章  新潟大学, 自然科学系, 教授 (40221832)

研究分担者 奥西 巧一  新潟大学, 自然科学系, 助手 (30332646)
キーワードコバルト酸化物 / 電子相関 / 結晶場分裂 / フント則結合 / スピン状態転移 / 金属絶縁体転移 / 重い電子 / 動的平均場理論
研究概要

3次元ペロブスカイト型コバルト酸化物のLaCoO_3は、温度の上昇とともに約90Kで低温の低スピン状態(t_<2g>^6e_g^0,S=0)から高温の中間スピン状態(t_<2g>^5,e_g^1,S=1)に転移することが知られている。さらに温度を上げると、約600Kで絶縁体(低温)から金属(高温)的振る舞いに変化する温度誘起の絶縁体-金属転移を示す。Co酸化物では、強い電子相関の下でのフント則結合と結晶場分裂との競合が重要な役割を果たしていると考えられているので、その効果を記述できる簡単化した模型として2軌道ハバード模型を考え、空間次元無限大で厳密となる動的平均場理論を用いて調べた。原子当たりの電子数が2のハーフフィルドにおいて、モット絶縁体とバンド絶縁体を含む金属絶縁体転移の相図を求めた。特に、LaCoO_3に対応するパラメータは、モット絶縁体、バンド絶縁体、金属の3つの相境界付近に存在し、スピン状態転移や絶縁体-金属転移が実現することが理解された。また、重い電子超伝導を示す充填スクッテルダイト化合物PrOs_4Sb_<12>におけるPr^<3+>(4f^2)イオンの結晶場準位は、基底状態が1重項Γ_1、第1励起状態が3重項Γ_4^<(2)>であることが知られている。このような1重項-3重項の結晶場状態をもつf^2周期系の重い電子状態を、2軌道周期的アンダーソン模型に基づいて、動的平均場理論を用いて調べた。有効質量が100倍を超える重い電子状態は3重項基底状態の場合に限られるが、1重項基底状態の場合でも3重項励起エネルギーが小さいときは、実験で観測されている有効質量が10〜100倍程度の重い電子状態が実現することがわかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] Heavy Fermions in the Periodic Anderson Model with Singlet-Triplet Crystal-Field Levels2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Ono
    • 雑誌名

      Physica B (印刷中)

  • [雑誌論文] Heavy Fermions and Rattling Motions in the Periodic Anderson-Holstein Model2006

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Mitsumoto
    • 雑誌名

      Physica B (印刷中)

  • [雑誌論文] Phonon softening and double-well potential formation due to electron-phonon interaction in heavy-fermion systems2005

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Mitsumoto
    • 雑誌名

      Physica C 426-431

      ページ: 330-334

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram and dynamic response functions of the Holstein-Hubbard model2005

    • 著者名/発表者名
      Winfried Koller
    • 雑誌名

      Physica B 359-361

      ページ: 795-797

  • [雑誌論文] Superconductivity in the CuO double chain of Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ> on the basis of Tomonaga-Luttinger liquid theory2005

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Sano
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan Vol.74 No.11

      ページ: 2885-2888

  • [雑誌論文] Real-space renormalization group approach for the corner Hamiltonian2005

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Okunishi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan Vol.74 No.12

      ページ: 3186-3192

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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