| 研究課題/領域番号 |
17K05559
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
柳澤 孝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (90344217)
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| 研究分担者 |
長谷 泉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00357774)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 強相関電子系 / 最適化波動関数 / 高温超伝導機構 / ハバードモデル / 三バンドd-pモデル / 最適化モンテカルロ法 / 強相関揺らぎ / 運動エネルギー誘導超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
強相関電子系の電子状態、特に高温超伝導機構を明らかにするために最適化モンテカルロ法による数値的研究を行なった。銅酸化物高温超伝導体も電子相関が強い系であり、高温超伝導を電子間相互作用により引き起こされていることを明らかにする。
我々は、多体電子系における電子相関効果を明らかにするために、波動関数を改良して最適化し、その最適化波動関数を用いたモンテカルロ法(最適化モンテ カルロ法)を開発してきた。我々の方法においては、波動関数を系統的に最適化できるという利点かがある。この手法を用いて、高温超伝導体のモデルである二次元ハバードモデルとd-pモデルの電子状態を研究した。銅酸化物高温超伝導体には、銅原子と酸素原子から成る二次元面が存在し、電子の伝道を担っており、高温超伝導の起源もこの面内にある。d-pモデルは、この二次元面をモデル化したものである。ハバードモデルは、d-pモデルを簡単化したモデルと見ることができる。
我々は、バンドパラメーターと相互作用パラメーターを変えることにより、超伝導と反強磁性相を含む相図を明らかにした。高温超伝導は反強磁性相と常磁性相との境界において可能であることを示した。反強磁性相関が抑えられた領域で、超伝導が可能となる。ハバードモデルにおいては、次近接トランスファーt’が小さいほど超伝導にとって有利であることを示した。高温超伝導が可能な状態は相互作用バラメーターを変えることにより実現するこができる。d-pモデルにおいてはパラメーター数が多いため、高温超伝導が可能な境界領域はパラメーター空間の中に広がった領域として存在する。そのため、高温超伝導が実現する可能性がより高いことを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで二次元バードモデルと三バンドのd-pモデルに対する相図を求める計算を行ってきた。d-pモデルにおいては、d電子とp電子のレベル差とd電子間の相互作用が重要である。d、p電子のレベル差が小さいほど超伝導の実現にとって有利であることを示した。相互作用Udとレベル差の二つのパラメーター空間の中には、高温超伝導が可能な広い領域が存在する。銅酸化物高温超伝導体の中には、大きく曲がったフェルミ面をもつものが存在するが、このようなフェルミ面はd電子間に次近接のパラメーターtd’を導入すると説明できることを示した。ゼロではない有限なtd’に対して、反強磁性相関が抑えられることを示した。この時、高温超伝導相が広がる可能性があることを示した。多自由度のモデルにおいては、高温超伝導が可能な領域が点ではなく広がった領域として存在し、高温超伝導が実現する可能性が高くなるのである。
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| 今後の研究の推進方策 |
電子相関モデルにおいて、高温超伝導相はどこに存在するかがだんだんとわかってきた。相互作用パラメーターや物質パラメーターを系統的に変えてシミュレーションを行うことにより相図を明らかにし、高温超伝導への相転移が起きうる領域を明らかにする。d-pモデルはパラメーターの数が多いため、高温超伝導が可能な相が、パラメーター空間内に広がった領域として存在する可能性がある。マルチパラメーター空間内での計算を行い、高温超伝導機構を明らかにし、新超伝導体合成の指針を明らかにする。また、擬ギャップ相は電荷秩序との関連が実験により示されている。擬ギャップ相を明らかにすることを目的として、ストライプなどの電荷秩序の安定性について明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
数万円程度の端数の金額が残ったので、次年度に使用することにした。
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