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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。

In this study, we propose a new method for the prediction of electronic properties of metal oxides, especially for charge-orbit binding systems, focusing on charge-orbit freedom, and separation. In particular, strong electron correlation effects such as metal insulator transitions, nearby metal phases, transport phenomena, thermodynamic quantities, orbital transitions, etc. The main research topic of Heisei 14 is to study <2g>the degree of freedom of t_orbitals, orbital states and charge states of metal acids, etc. The study of this topic is based on the comparison of the degrees of freedom of the e_g orbitals of the acidified compounds, the orbital shrinkage of the substances mentioned above, the electron transfer intensity between adjacent atoms, the existence or absence of the interaction between the orbitals, and the variation of the intensity of the electron lattice interaction. A theoretical model of orbital, charge and charge states has been derived. The term "exchange interaction" refers to the product of the orbital component and the orbital component. The magnetic and orbital structure of the base phase is similar to that of the ferromagnetic phase, and the orbital state is different from that of the base phase. The cause of electron migration between orbitals may be due to the increase in the degree of contraction of orbitals, the increase in the degree of convergence of adjacent orbitals, and the difference in the degree of convergence of adjacent orbitals. The orbit calculation of the above mentioned resonance X-ray scattering area is formulated, and the YT_iO_3 is analyzed. Later in the year, the orbital order was introduced into the movement. Depending on temperature and composition, the two phases of the C-type antiferromagnetic order and the G-type orbital order phase and the G-type antiferromagnetic order and the C-type orbital order phase appear together. The motion of the orbit is calculated according to the method of calculation.