酸化物高温超伝導体の電子状態のゲージ理論による研究

酸化物高温超伝導体の低エネルギー電子状態は2次元t-Jモデルで記述する事ができる。このモデルのスレーブボソン平均場近似による温度・ドーピング率平面での相図は実験的に観測されるものと定性的に一致し、またゆらぎをゲージ場として取り扱う事で常伝導相での輸送現象を説明できる可能性が指摘されている。他方磁気的性質に対するゆらぎの影響は比較的小さいと考えられてきたが理論・実験の比較が詳細になるにつれ、平均場近似の結果と実験結果の間のいくつかの不一致点の存在も明らかになってきた。とくにいわゆるLow-doping領域でのスピンギャップ現象に関して実験では一様帯磁率_X(0)がNMR緩和率(T_1T)^<-1>よりはるかに高温から減少し始めるのに対し平均場近似では両者が同一点から減少する事が問題になっている。本研究ではこの観点から磁性に対するゲージ場の影響について考察を行った。ゲージ場の_X(0)への寄与を調べたところ、これはドーピング率が小さいほど大きく、_X(0)は平均場近似のものより増加する事がわかった。しかしこの寄与は全体に小さく、ここからは_X(0)の強い温度依存性は現れなかった。この考察は従来同様に長波長のゲージ場のみを考慮したものであるが磁性に対しては短波長のゲージ場から大きな寄与がある可能性があるためこの点についても調べた。その結果摂動の最低次での扱いでは常伝導相を表す一様RVB状態から交替フラックス状態への不安定化が起きてしまう事がわかった。この点はゲージ場を自己無撞着にくりこむ事で改善される可能性があり、さらに研究を続ける必要がある。以上の結果については現在J.Phys.Soc.Jpnに投稿中および投稿準備中である。

酸化物高温超伝導体の低エネルギー電子状態は2次元t-Jモデルで記述する事ができる。このモデルのスレーブボソン平均場近似による温度・ドーピング率平面での相図は実験的に観測されるものと定性的に一致し、またゆらぎをゲージ場として取り扱う事で常伝導相での輸送現象を説明できる可能性が指摘されている。他方磁気的性質に対するゆらぎの影響は比較的小さいと考えられてきたが理論・実験の比較が詳細になるにつれ、平均場近似の結果と実験結果の間のいくつかの不一致点の存在も明らかになってきた。とくにいわゆるLow-doping領域でのスピンギャップ現象に関して実験では一様帯磁率_X(0)がNMR緩和率(T_1T)^<-1>よりはるかに高温から減少し始めるのに対し平均場近似では両者が同一点から減少する事が問題になっている。本研究ではこの観点から磁性に対するゲージ場の影響について考察を行った。ゲージ場の_X(0)への寄与を調べたところ、これはドーピング率が小さいほど大きく、_X(0)は平均場近似のものより増加する事がわかった。しかしこの寄与は全体に小さく、ここからは_X(0)の強い温度依存性は現れなかった。この考察は従来同様に長波長のゲージ場のみを考慮したものであるが磁性に対しては短波長のゲージ場から大きな寄与がある可能性があるためこの点についても調べた。その結果摂動の最低次での扱いでは常伝導相を表す一様RVB状態から交替フラックス状態への不安定化が起きてしまう事がわかった。この点はゲージ場を自己無撞着にくりこむ事で改善される可能性があり、さらに研究を続ける必要がある。以上の結果については現在J.Phys.Soc.Jpnに投稿中および投稿準備中である。