銅酸化物高温超伝導体における不純物が反強磁性、超伝導相に及ぼす効果の研究

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銅酸化物高温超伝導体(CHS)における不純物効果(IE)を明らかにするために不純物ハバード模型を研究した。CHSではハーフフィリング(HF)から少量ドープの領域まで絶縁体状態が続くが、均一系理論模型の場合、HFでのみモット絶縁体状態である。本研究ではその理論と実験の相図不一致の解決を目標とし、さらに強相関領域における不純物ポテンシャルVが超伝導に及ぼす影響の研究を広げることを目指した。手法はVMC法を用いた。CHSにおけるIEの原因は様々で、伝導性を担うCuO2面に入って強散乱を起こすIE(CuのZn置換、O、Cu欠損など)とまたブロック層級で生じる弱散乱を起こすIE（ドープによるブロック層置換、頂点O欠損）に分かれ、これらを含む広いパラメーター領域（Vの正負領域、強弱広く）調べた。オンサイトVとし、不純物濃度(δi)はドープ(ドープ率をδ)に必要なブロック層置換由来の不純物の場合(δi=δ)1.を基準として、追加で他原因からなる不純物も混ざると仮定しδi>δの場合2.と、さらにZn不純物ありのような濃度が任意の状態を考えδi<δの場合3.も扱うこととした。 1.Vが電子相関Uと同程度以上の大きさの領域ではフィリング調整によってモット絶縁体転移を起こす。また逆にU>Vでは超伝導強度がほぼ変化せず、有効的なVが繰り込みにより低下し、超伝導がV=0の場合と同程度に出現する。2.VがUと同程度以上の大きさの領域ではフィリングが調整されることで同様にモット絶縁体を生じる。しかし2.の場合と異なりU程度以上の範囲のVになると再び伝導性が復活し、超伝導が出現する。 3.超伝導が出現するが有効的なキャリア密度変化によって超伝導強度も変化する。1.2.3.により、有限δまで絶縁体状態の維持の可能性があることがわかった。また強相関超伝導がVの影響が小さい場合に強固に存在することもわかった。