格子振動の第一原理的計算と圧力誘起超伝導に関する理論的研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06640476
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鈴木 直 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (40029559)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白井 正文 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (70221306)
• Keywords: 固体ヨウ素 / FLAPW法 / 電子帯構造 / フローズンフォノン法 / 電子格子相互作用 / 格子振動 / 圧力誘起非金属-金属転移 / 圧力誘起超伝導

Research Abstract

1.フルポテンシャルLAPWに基づくフローズンフォノン法を用いてブリルアンゾーン(BZ)のX点における縦および横フォノンモードの振動数を第一原理的に計算した.得られた振動数は加圧によりハードニングを示す:45GPaでω_L=231cm^<-1>、ω_T=159cm^<-1>、64GPaでω_L=260cm^<-1>、ω_T=179cm^<-1>.
2.BZ全体の格子振動を、強束縛法で求めた電子格子相互作用を考慮しさらに最隣接原子間の原子間力をフローズンフォノン法で計算したX点の振動数を再現するように定めることにより求めた.得られたフォノンスペクトルから、フォノン振動数の平均値〈ω〉およびフォノン振動数の2乗の平均値〈ω^2〉を計算した結果、圧力増加とともにどちらも著しく増加する.
3.無次元電子格子結合係数λ=(N(E_F)〈ξ^2〉)/(M〈ω^2〉)(Mはヨウ素原子の質量、N(E_F)はフェルミエネルギーE_Fにおける状態密度,〈ξ^2〉は電子格子結合係数の2乗のフェルミ面上での平均値)の値は加圧で減少する.その結果、超伝導転移温度も圧力増加とともに減少する.これは、実験で測定された転移温度の圧力依存性と逆の傾向である.λが加圧で小さくなるのは、N(E_F)〈ξ^2〉よりも〈ω^2)の方が加圧による増加が大きいためである.理論と実験との不一致を克服するためには電子格子相互作用の真に第一原理的な評価が必要であることを示唆する.

Research Products

• [Publications] T.Oda: "First-Principles Study on Lattice Dynamics and Electron-Phonon Interaction in an Oxide Spinel LiTi_2O_4" Physica B. (in press). (1996)
• [Publications] N.Suzuki: "First-Principles Calculation of Lattice Dynamics and Electron-Phonon Interaction in High Pressure Phase of Solid Iodine" Physica B. (in press). (1996)
• [Publications] H.Sakamoto: "Application of Frozen-Phonon Method to Lattice Dynamics in FCC Solid Iodine" J.Rhys.Soc.Jpn.65. 489-495 (1996)
• [Publications] H.Sakamoto: "Pressure Effects on Electronic Structure and Electron-Lattice Interaction of Cubic Phase of Solid Iodine" J.Phys.Soc.Jpn.64. 3860-3870 (1995)
• [Publications] T.Oda: "Electronic Band Structure of Sulphide Spinels CuM_2S_4(M=Co,Rh,Ir)" J.Phys.: Condens.Matter. 7. 4433-4445 (1995)