f電子系化合物におけるスピンと軌道の結合した揺らぎによる超伝導

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軌道自由度に起因する特異な超伝導状態を探るために、正方格子上の2軌道ハバードモデルにおける超伝導を揺らぎ交換近似を用いて調べた。軌道自由度のある系では、超伝導対状態として軌道状態を反対称的に組むことにより、s波スピントリプレット状態のような偶パリティ・スピントリプレット状態やp波スピンシングレット状態のような奇パリティ・スピンシングレット状態が原理的には可能になる。これらの状態は、単軌道のモデルではパウリの排他律のために禁止されているが、軌道自由度を導入することによって初めて可能になるものである。実際、平均場近似や動的平均場近似による研究によって、2軌道ハバードモデルではs波のスピントリプレット超伝導状態が有力であることがわかってきていた。しかし、これらの研究では超伝導状態としてs波の可能性のみを考慮していた。特に、標準的な動的平均場近似(無限大次元)では超伝導状態の波数依存性を取り入れることが出来ないため、s波以外の可能性を議論することが出来ていなかった。本研究では正方格子を考え、異方的超伝導も含めて最も安定な超伝導状態を調べた。計算の結果、1サイトあたりの電子数が1の付近で、s波スピントリプレット状態とp波スピンシングレット状態が現れることがわかった。これらの状態は軌道状態を反対称的に組んでおり、軌道自由度のある系に特有の超伝導状態である。特にp波スピンシングレット状態は、有限次元の系を考えた本研究で初めて得られたものである。