Construction of a New Dynamical Cluster Theory Taking into Account Long-Range Electron Correlations and Its Application to Strongly Correlated Electron Systems

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第1に、長距離電子相関を取り入れた新しい非局所電子相関の動的クラスター理論(SCPM)の運動量分解能を更にあげて,2次元ハバードモデルの中間結合領域における励起スペクトルの運動量・エネルギー依存性を詳細に調べ,アンダードープ領域におけるマージナルフェルミ液体の存在を確かめた.さらに,この領域で,従来の方法では結論できなかった準粒子のキンク構造が存在することを見出した.また,フェルミ面がドーピングと共にホール的から電子的な形状に移行することを確かめ,これらの振る舞いが銅酸化物超伝導体の多くの異常を説明していることを明らかにした.第2に,非対角有効媒質を初めて導入して長距離電子相関を完全に自己無撞着に取り入れる新しい動的クラスター理論を定式化した.単純立方格子ハバードモデルに理論を適用し,非対角自己無撞着計算を行った.その結果,非局所励起スペクトル計算を強相関領域まで拡張できることが分かった.中間結合領域では,準粒子バンド幅はこれまでのSCPMに比べてさらに25%縮まり,モット・ハバードバンドを形成するインコヒーレント励起はk空間のガンマ点とR点付近に局在する傾向を示し,その付近で"water fall"的な準粒子崩壊を示すことが分かった.強相関結合領域では,長距離反強磁性相関に伴うshadowバンド励起を見出し,また,強い反強磁性相関のために,モット・ハバードバンドは原子的極限から期待される値よりも増大している事も見出した.さらに,従来の動的短距離クラスター理論(DCA,CDMFT)では金属・非金属転移点Ucは有限であるが,長距離電子相関を取り入れると,グッツウィラー波動関数の場合と同様,Ucが存在しなくなる可能性がある事を見出した.