電荷・軌道結合系における金属絶縁体転移と輸送現象

电荷轨道耦合系统中的金属-绝缘体跃迁和输运现象

基本信息

批准号：
14038212
负责人：
石原純夫
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、遷移金属酸化物に代表されるスピン・電荷・軌道結合系において、特に電荷と軌道の自由度の結合・分離に焦点を当て、軌道自由度を重視する立場から新規な電子物性の解明と予測を行う。特に強い電子相関効果が顕著となる金属絶縁体転移やその近傍の金属相において、輸送現象や熱力学量における軌道揺らぎの役割を明らかにする。平成14年度の主な研究課題として、チタン、バナジウム酸化物等のt_<2g>軌道の自由度を持つ遷移金属酸化物における、軌道状態と電荷状態の研究を取り上げた。これまで多くの研究がなされてきたマンガン酸化物におけるe_g軌道の自由度と比較して、上記の物質では、その軌道縮退度、隣接サイト間の電子遷移強度、スピン・軌道相互作用の有無、電子格子相互作用の強度など様々な面で異なる事が知られている。その軌道、スピン、電荷状態を探るために、まず低エネルギー領域で有効な理論模型を導出した。この交換相互作用に関する項はスピン部分と軌道部分の積として表されるが、軌道部分はe_g電子系と異なり、サイトあたり8つの軌道演算子により表される。これを基にまず絶縁相における磁気、軌道構造を平均場近似法により調べ、強磁性相ではマクロなオーダーの軌道状態が縮退している事が明らかとなった。これは軌道の縮退度に加え、隣り合った異なる軌道間に電子遷移が許されない事に起因している。また上記の軌道演算子を用いて共鳴X線散乱の散乱断面積の定式化を行い、YT_iO_3の実験を解析する事により、これまで偏極中性子散乱実験やNMRにより指摘されているものとコンシステントであることが明らかとなった。本年度後期では更に、軌道秩序絶縁相に導入されたホールの運動について調べた。ペロフスカイト型バナジウム酸化物では温度や組成により、C型反強磁性秩序G型軌道秩序相とG型反強磁性秩序、C型軌道秩序相の2相が出現する。両者におけるホールの運動やこれにともなうスピン・軌道揺らぎについて変分法による計算を現在進めている。

在这项研究中，我们着重于自旋，电荷和轨道耦合系统（例如过渡金属氧化物）中电荷和轨道自由度的耦合和分离，我们将澄清和预测重点是轨道自由的位置的新型电子特性。轨道波动在运输现象和热力学量中的作用将得到阐明，尤其是在金属绝缘子过渡中，在这些绝缘子过渡中，强烈的电子相关效应是突出的，并且在附近的金属相中。 2002年的主要研究主题是对具有T_ <2g>轨道自由度的过渡金属氧化物中的轨道状态和电荷状态的研究，例如钛和氧化钛。与迄今为止已经研究的锰氧化物中E_G轨道的自由度相比，众所周知，上述材料在各个方面有所不同，例如轨道退化的程度，相邻站点之间电子过渡的强度，无论是否存在旋转互动互动，以及电子lattice Interacter和Electron Lattice Interaction的强度。为了研究其轨道，旋转和电荷状态，我们首先在低能区域中得出了有效的理论模型。该术语在交换相互作用上表示为自旋和轨道部分的乘积，但是与E_G电子系统不同，轨道部分由每个位置的八个轨道操作员表示。基于此，首先使用平均场近似方法在绝缘阶段检查了磁性和轨道结构，并揭示了铁磁相中宏观顺序上的轨道状态是退化的。这是由于轨道的变性以及无法在不同相邻轨道之间进行电子过渡的能力。此外，通过使用上面的轨道算子制定谐振X射线散射的散射横截面区域，并分析YT_IO_3实验，揭示了它与偏振中子散射实验和NMR所指出的相一致。在今年下半年，我们进一步研究了引入轨道秩序绝缘阶段的孔的运动。在钙钛矿钒氧化物中，出现两个相，C型抗铁磁阶G型轨道秩序阶段，G型反铁磁序和C型轨道秩序阶段，具体取决于温度和组成。目前，我们正在对两者和相关的自旋和轨道波动中大厅的运动进行各种计算。