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高温超伝導の機構解明のため、強相関電子系、特にハバードモデルに対してテカルロシミュレーションを行い電子状態を明らかにした。主として以下の研究を行った。
(1) 二次元ハバードモデルに対する新しい量子モンテカルロ法のプログラムを構成しシミュレーションを行った。行列の対角化法と量子モンテカルロ法を組み合わせたものであり、フェルミ粒子系に特有の負符号問題は現われない。この方法により、二次元ハバードモデルの電子対の超伝導相関関数を計算した。量子モンテカルロ法の二つの手法、すなわちメトロポリス量子モンテカルロ法と新しい対角化量子モンテカルロ法による結果は、小さい系では非常によく一致する。
対角化モンテカルロ法を使って得られた結果より、サイズが小さいと超伝導相関は小さく抑えられているが、サイズが大きくなると共に増大することが明らかになった。すなわち、超伝導相関関数は系のサイズが増大すると共に大きくなる。また、ホールがドープされていないキャリアーがゼロの状態では、超伝導相関は電子間相互作用があっても増大しないことがわかった。これは、キャリアーがない系では超伝導が起こりにくいことを示している。キャリアードープと共に超伝導相関は増大し、実験で見られているようなドーム状のキャリアー依存性を示すことが明らかになった。
(2) 銅酸化物高温超伝導体における超伝導臨界温度の物質依存性を理解するために、超伝導凝縮エネルギーの物質パラメータ依存性を調べた。一般に、pホールとdホールのエネルギーレベルの差を正の方向に大きくしていくと、超伝導凝縮エネルギーは増大する。これは、dホールの数が増え、有効的なdホール間の相互作用が強くなるためである。pとdのエネルギーレベル差を小さくしていくと超伝導凝縮エネルギーは減少し、極小を経て再び増大に転ずる。この領域ではpホール間の相互作用が重要になってくことを明らかにした。
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