スピン共役電子系の理論計算

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本研究の目的はスピン共役電子系における磁性・導電性・超伝導性発現の可能性を理論的に探ることである。本年度は有機分子性結晶の外場誘導超伝導についての理論的研究を行った。電界効果トランジスタ構造にした有機分子性結晶において、電場をかけると分子性結晶中の化学ポテンシャルが変化し、結果的に結晶中の電子あるいはホール濃度が変化する。このような物理的ホールドープを起こすことによって様々な物性が発現する。例えば、フラーレンC_<60>やアントラセンなどでは超伝導が発現する。本研究では2バンド理論を用いて酸化物超伝導体や有機物結晶系の電場誘導超伝導の可能性を理論的に予測し、酸化物超伝導体についての計算を行った。具体的にBi_2Sr_2Ca_<1-x>Y_xCu_2O_8におけるホール濃度に対する相図と電場依存性を得た。超伝導転移温度は電場に対して敏感に変化することがわかった。このような電場あるいは光による高温超伝導体の発現には2あるいは多重バンドの状態密度の重なりが重要な役割をはたし、有機物結晶系でも2バンドモデルで記述される系が適していることがわかった。特に、有機ラジカル分子性結晶や有機スピン共役分子の結晶では高温超伝導発現の可能性があることが示された。