軌道自由度がもたらす銅酸化物高温超伝導体の新展開の理論

轨道自由度带来铜酸盐高温超导体新发展理论

• 批准号: 20K03847
• 负责人: 渡部 洋
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03847/
• 关键词: 銅酸化物高温超伝導体; 軌道自由度; 強相関電子系; 変分モンテカルロ法; ストライプ相; 物性理論; 超伝導; 計算物理

令和4年度は、前年度に引き続き銅酸化物高温超伝導体の諸物性の物質依存性に関する理論研究を行った。単層系の典型例であるLa_{2}CuO_{4}とHgBa_{2}CuO_{4}（以下ではLa系、Hg系と略記）に対して第一原理計算を行い、得られたバンド構造を再現する4バンドd-p模型を構築した。これらの模型に対して変分モンテカルロ法を適用し、様々なパラメータ空間における基底状態の性質を詳細に調べた。前年度は隣接d軌道間のクーロン相互作用V_{dd}によって超伝導を含む秩序状態が顕著に抑制されること、母物質がモット絶縁体からスレーター絶縁体に転移するのに伴って超伝導相関関数がドーム型から単調減少型に転じること、さらに超伝導が消失した過剰ドープ領域においてフント結合に起因する局在磁気モーメントが増大することを見出した。今年度は超伝導・反強磁性と競合する相として以前から研究されているストライプ相に注目し、その形成機構や安定性について詳細に調べた。その結果、La系では相互作用を起源とするs'-wave型と呼ばれるストライプ相が安定化することを示し、ホールドープ量xとスピン構造因子に関する「山田の関係則」も再現することができた。一方Hg系では相互作用が弱く山田の関係則が成り立たないことと、La系とは電荷秩序の位相が異なるd-wave型ストライプ相が安定化することを示し、物質依存性を統一的に理解することができた。また、エネルギー比較とMaxwell Constructionの解析から低ドープ領域が相分離に対して非常に不安定であることを示した。以上の結果は低ドープ領域の複雑な相競合の理解に大きく貢献すると期待される。

Theoretical study on material dependence of high temperature superconductors of copper oxides was carried out in 2004 and 2005. A typical example of a single layer system is La_{2}CuO_{4} and Hg_{2}CuO_{4}(hereinafter referred to as La system and Hg system). This model is based on the property of the base state, which is applied to the space. In the past year, the interaction between adjacent d orbitals V_{dd} and the superconductivity were suppressed, and the parent material was changed from the isolated to the isolated. The superconductivity correlation coefficient was changed from the original type to the reduced type, and the superconductivity disappeared from the adjacent d orbitals. This year's superconductivity, antiferromagnetism, and magnetic properties have been studied in detail. As a result, the interaction between La system and Yamada system originated from s'-wave type, and the interaction between La system and Yamada system was stabilized. The interaction between Hg and La is weak, and the phase of charge order is different. The phase of charge order is stable, and the material dependence is unified. The analysis of Maxwell Construction is very unstable. The above results are expected to contribute greatly to the understanding of complex and overlapping fields.

项目成果

Mechanism of Superconductivity in Two-Dimensional Organic Conductors

二维有机导体的超导机理

• DOI: 10.11316/butsuri.75.10_625
• 发表时间: 2020
• 期刊: Butsuri
• 作者: 渡部 洋;妹尾仁嗣;柚木清司
• 通讯作者: 柚木清司

銅酸化物高温超伝導体の統一的な理解に向けて －軌道自由度の重要性－

统一理解铜酸盐高温超导体 - 轨道自由度的重要性 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡部 洋

軌道自由度に立脚した銅酸化物高温超伝導体の理論

基于轨道自由度的高温氧化铜超导体理论

• 发表时间: 2022
• 作者: Shimizu Yusei;Kittaka Shunichiro;Kono Yohei;Sakakibara Toshiro;Machida Kazushige;Nakamura Ai;Li Dexin;Homma Yoshiya;Sato Yoshiki J.;Miyake Atsushi;Yamashita Minoru;Aoki Dai;渡部 洋
• 通讯作者: 渡部 洋

Unified Description of Cuprate Superconductors Using a 4-band d-p Model

使用 4 频带 d-p 模型统一描述铜酸盐超导体

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroshi Watanabe;Tomonori Shirakawa;Kazuhiro Seki;Hirofumi Sakakibara;Takao Kotani;Hiroaki Ikeda;Seiji Yunoki
• 通讯作者: Seiji Yunoki

銅酸化物高温超伝導体における多軌道効果の重要性：4バンドd-p模型による解析

铜酸盐高温超导体中多轨道效应的重要性：使用 4 频带 d-p 模型进行分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 渡部 洋;白川知功;関 和弘;榊原寛史;小谷岳生;池田浩章;柚木清司
• 通讯作者: 柚木清司