Understanding and Designing of New Nickelate Superconductors from the Viewpoint of Multiorbital Electronic Structures

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無限層構造を持つニッケル酸化物超伝導体(Nd,Sr)NiO2は、(Nd,Sr)NiO3から酸素を還元することによって得られるが、還元剤にCaH2を用いるため、水素が残ってしまう可能性がある。実際、当該年度後半において、それを示す実験結果が出版された。当該年度は、残留水素があった場合を想定して、水素を含む結晶構造に対して、バンド計算を行い、有効模型を構築した。具体的には、NdNiO2、(NdNiO2H0.5)2、NdNiO2Hに対する計算を行い、有効模型はニッケルの全てのd軌道を考慮する5軌道模型と、Ndの軌道を考慮する7軌道模型を構築した。水素の量が増えるにつれて、ニッケルdz2軌道を起源とするバンドのエネルギーが相対的に上昇することがわかった。次に、NdNiO2とNdNiO2Hの5軌道模型と7軌道模型に対して、揺らぎ交換近似を適用して超伝導の可能性を調べた。NdNiO2では、フェルミ準位がニッケルdx2-y2バンドのみを切るので、単一バンド的なd波超伝導が出現することが先行研究において調べられているが、水素が入ることで、フェルミ準位が下がり、かつ、dz2バンドが上昇してくることで、単一バンド的な描像が崩れ得ることが期待される。実際、我々自身の先行研究において行われた、dz2バンドを固定してフェルミ準位のみを下げたrigid bandの計算では、多バンド効果により、dx2-y2とそれ以外のニッケルのdバンドの間で超伝導ギャップの符号が反転するs±超伝導が出現することが示された。実際に水素をあらわに考慮し、rigidバンド近似を用いない当該年度の計算でも、dx2-y2とそれ以外のバンドの間で超伝導ギャップ関数の符号が反転する超伝導の可能性があることがわかった。今後はさらに水素の量が少ない現実的な状況の計算を行う。