強相関電子系における超伝導・磁性・電荷秩序に関する理論的研究

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近年、de Haas-van Alphen効果をはじめとした重い電子系のフェルミ面に関する実験が詳細に行われるようになり、大きな注目を集めている。特に反強磁性転移点を境にフェルミ面トポロジーの変化が起きていることがいくつかの実験から明らかになってきた。これは従来の反強磁性転移の理論では理解できない点も多く、新たな描像の必要性が主張されている。我々はこの現象に着目し、近藤格子模型と周期的アンダーソン模型に変分モンテカルロ法を適用して基底状態における反強磁性転移とフェルミ面の変化を解析した。その結果、従来の反強磁性転移の他にフェルミ面トポロジーの変化を伴う新しいタイプの相転移(フェルミ面再構成)が存在することを示すことが出来た。相図中には反強磁性転移とフェルミ面再構成が同時に起こる領域が存在し、実験結果を説明し得ると考えられる。また、同様の計算手法により、f電子がランダムにドープされた近藤格子模型の基底状態を調べた。f電子数の変化に伴って系はlocal Fermi liquidからheavy Fermi liquidへのクロスオーバーを起こすと期待され、多くの実験でも確認されているが、理論的には不明な点が多い。我々は交換相互作用のドーピング依存性から、f電子のコヒーレンスが成長し始める密度と近藤スクリーニングに必要な伝導電子が不足し始める密度を見出した。これらの密度は上述したクロスオーバーに深く関わっていると考えられる。この結果は、不純物配置を平均的に取り扱った先行研究では得られなかったものであり、本研究がこのタイプの不純物問題に対して有効であることを示唆している。