ｆ２電子配置を持つ重い電子系の超伝導発現機構の解明

局在軌道に電子が２つ配置された重い電子系(f2電子配置)は、非磁性の局在状態が基底になり得るという点で、電子が1つ配置された系とは本質的に異なる物性を示すことが知られている。しかし多軌道系を取り扱う必要があるために、格子モデルでの微視的な理論はほとんど行われてこなかった。そこで本研究は、スレーブボソン法を用いて多軌道周期アンダーソンモデルを解析し、特に非磁性一重項基底と準粒子状態の関連性について解析を行った。スレーブボソン法には近年、多軌道ハバード模型に適用できるよう拡張された、Rotationally Invariant Slave Boson (RISB)法を利用した。結果として、非磁性一重項基底には２種類の異なる振る舞いを示すものがあり、その振る舞いの違いは、局在軌道への電子占有の違いによることを明らかにした。Γ_1非磁性一重項基底では、最もエネルギーが低い軌道に２つの電子が占有され、結果として重い準粒子状態を形成しないことを明らかにした。この結果は従来のSlave Boson法であるKotliar-Ruckenstein法では議論できず、周期系では本研究で初めて示した。一方、六方晶で現れるΓ_4非磁性一重項基底では、２つのf軌道に電子が１つずつ占有され、各軌道ごとに近藤一重項状態を形成することで重い準粒子が形成されることをあきらかにした。この準粒子状態はΓ_4基底一重項状態と隣接しており、非磁性一重項基底と近藤一重項基底の競合領域であると考えられる。また、通常の重い準粒子状態とは違い磁気感受率が増強されないことを示した。この振る舞いはUPt_3で観測されている実験結果と矛盾しない。本研究はRISB法の鞍点近似の解析に終始しており、超伝導状態や非フェルミ液体について議論することができてない。今後の研究として、RISB法に揺らぎを取り入れる新たな手法の開発を目指す。

局在軌道に電子が２つ配置された重い電子系(f2電子配置)は、非磁性の局在状態が基底になり得るという点で、電子が1つ配置された系とは本質的に異なる物性を示すことが知られている。しかし多軌道系を取り扱う必要があるために、格子モデルでの微視的な理論はほとんど行われてこなかった。そこで本研究は、スレーブボソン法を用いて多軌道周期アンダーソンモデルを解析し、特に非磁性一重項基底と準粒子状態の関連性について解析を行った。スレーブボソン法には近年、多軌道ハバード模型に適用できるよう拡張された、Rotationally Invariant Slave Boson (RISB)法を利用した。結果として、非磁性一重項基底には２種類の異なる振る舞いを示すものがあり、その振る舞いの違いは、局在軌道への電子占有の違いによることを明らかにした。Γ_1非磁性一重項基底では、最もエネルギーが低い軌道に２つの電子が占有され、結果として重い準粒子状態を形成しないことを明らかにした。この結果は従来のSlave Boson法であるKotliar-Ruckenstein法では議論できず、周期系では本研究で初めて示した。一方、六方晶で現れるΓ_4非磁性一重項基底では、２つのf軌道に電子が１つずつ占有され、各軌道ごとに近藤一重項状態を形成することで重い準粒子が形成されることをあきらかにした。この準粒子状態はΓ_4基底一重項状態と隣接しており、非磁性一重項基底と近藤一重項基底の競合領域であると考えられる。また、通常の重い準粒子状態とは違い磁気感受率が増強されないことを示した。この振る舞いはUPt_3で観測されている実験結果と矛盾しない。本研究はRISB法の鞍点近似の解析に終始しており、超伝導状態や非フェルミ液体について議論することができてない。今後の研究として、RISB法に揺らぎを取り入れる新たな手法の開発を目指す。