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銅酸化物高温超伝導体の性質を微視的なレベルから統一的に理解するために、銅酸化物高温超伝導体の原子軌道から導かれるモデルである2次元t-Jモデルによって、銅酸化物高温超伝導体で観測されている様々な異常な振る舞いを、モット転移近傍の性質として統一的に説明することを目的として研究を行った。平成28年度は、銅酸化物高温超伝導体で観測されている電子ドープ系とホールドープ系との電子状態の非対称性を明らかにするために、2次元t-Jモデルに次近接ホッピングを加えたモデルの性質についてクラスター摂動理論を用いて調べた。電子ドープ系とホールドープ系との違いは、次近接ホッピングの符号の違いとして取り入れることができ、この違いによってスペクトル強度が逆方向にシフトすることが非対称性の主な原因であることを明らかにした。研究期間全体を通じて、2次元t-Jモデル及びそれに次近接ホッピングを加えたモデルによって、銅酸化物高温超伝導体で観測されている様々な異常な振る舞いを統一的に説明した。二重占有を完全に排除した2次元t-Jモデルでも、斥力の強いハバードモデルと同様に、銅酸化物高温超伝導体で観測されている様々な異常な振る舞いを説明できることから、これらの振る舞いに対して二重占有の存在は本質的ではないことが明らかになった。特に、モット転移の特徴であるドーピングによって誘起される電子状態は、二重占有を完全に排除した2次元t-Jモデルでも現れることから、二重占有の存在はその形成に本質的ではなく、モット絶縁体の低エネルギーのスピン励起状態がドーピングによってフェルミ波数だけずれて電子励起に現れたものと解釈することができる。
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