少数電子・ホール系物質の励起子凝縮状態と超伝導に関する微視理論の展開

少数电子/空穴基材料中激子凝聚态和超导微观理论的发展

• 批准号: 13J02070
• 负责人: 金子 竜也
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02070/
• 关键词: 励起子絶縁体; 強相関電子系; 遷移金属カルコゲナイド; 変分クラスター近似; 自己エネルギー汎関数理論; BCS-BECクロスオーバー; 厳密対角化法

本研究は励起子絶縁体状態（励起子相）の理論を構築することを目的にしている。今年度は励起子相に対する電子-格子相互作用の効果、及び励起子絶縁体状態における電荷・スピン密度の分布を調べた。また、物質に則して、候補物質であるTa2NiSe5における量子干渉効果や超伝導を発現する高圧下における電子構造なども調べた。詳細は以下の1-4に示す。１．励起子相に対する電子-格子相互作用の効果を変分クラスター近似等を用いて調べた。その結果、電子-格子相互作用が働くと、バンド間クーロン相互作用と協力し合いスピン一重項励起子相を安定化させるが、秩序変数の位相が固定してしまい、固体中の基底状態としては励起子凝縮による超流動性などは難くなることを示唆した。２．励起子相のより現実的な実空間的描像を明示すために、局所的な原子軌道を考慮した強束縛近似に基づく電荷・スピン密度分布を評価した。その結果、原子軌道の形状や空間的な配置によって多極子的な秩序やボンド秩序が実現することを示唆した。３．励起子絶縁体の候補物質であるTa2NiSe5の実験結果を理論的に説明するために、有効模型である三本鎖Hubbard模型において様々な物理量の温度依存性を評価した。具体的には励起子秩序状態における超音波吸収率、核磁気共鳴緩和率、比熱や弾性定数の温度依存性を計算し、それらのほとんどが定性的には実験と整合した結果となることを示した。４．超伝導を示すTa2NiSe5の高圧下の結晶構造に対し密度汎関数理論に基づく電子構造計算を実施した。その結果、物性に有効な電子構造は常圧と変わらない擬一次元構造が重要であり、構造相転移後の低温秩序相においても励起子相が実現できることを示した。これら結果は励起子相の消失が超伝導発現に寄与している可能性を示唆している。

This study aims to construct the <s:1> theory of the <s:1> excitation phase of the excitation phase を with the purpose of する とを とを とを and に て る る る る. Our は phase excitation screwdriver に す seaborne る electron interaction - grid の unseen fruit, and び excitation screwdriver never try body state に お け る charge · ス ピ の ン density distribution を adjustable べ た. ま た, material に し て, alternate material で あ る Ta2NiSe5 に お け る quantum dry involved working fruit や super 伝 guide を 発 now す る high 圧 に お け る electronic structure な ど も adjustable べ た. Detailed the following に 1-4に shows す. 1. For the <s:1> effect of the する electron-lattice interaction に, the を variation of the <s:1> ラスタ <s:1> approximation is achieved by を て て modulation べた. そ の results, electron - grid interaction が 働 く と, バ ン ド between ク ー ロ ン と together し close interaction between い ス ピ ン a heavy item phase excitation screwdriver を stabilization さ せ る が, order number - の phase が fixed し て し ま の basement in い, solid state と し て は excitation screwdriver condensation に よ る superfluidity な ど は difficult く な る こ と を in stopping し た. 2 Phase excitation screwdriver の よ り presently be な be tracing of the space as the express す を た め に, bureau な atomic orbital を consider し た strong binding approximation に base づ く charge · ス ピ ン density distribution を review 価 し た. そ の results, atomic orbital の shape や space な configuration に よ っ て multipole な order や ボ ン が ド order be presently す る こ と を in stopping し た. 3 Excitation screwdriver never try body の alternate material で あ る Ta2NiSe5 の be results 験 に を theory suggests that す る た め に, a working model で あ る three lock Hubbard model に お い て others 々 な quantities の temperature dependency を review 価 し た. Specific に は excitation screwdriver order status に お け る ultrasound, imaging 気 resonance alleviation rate 収 absorption rate, specific heat や 弾 sexual destiny の temperature dependency を し calculation, そ れ ら の ほ と ん ど が qualitative に は be 験 と integration し た results と な る こ と を shown し た. 4 The super伝 conduction を shows すTa2NiSe5 <s:1> high pressure <s:1> crystalline structure に for the theory of the density of the <s:1> basis づく electronic structure calculation を practical application た. に そ の results and physical properties have sharper な electronic structure は often 圧 と - わ ら な い quasi one dimensional structure が important で あ り の cryogenic order after planning, construction phase shift phase に お い て も phase excitation screwdriver が be presently で き る こ と を shown し た. こ れ ら results は phase excitation screwdriver の disappear が super 伝 guide 発 に send and し て い を る possibility in stopping し て い る.

项目成果

Frustration and magnetic orderings in the triangular-lattice Hubbard model with next-nearest-neighbor hopping

具有次近邻跳跃的三角晶格哈伯德模型中的挫败和磁排序

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Misumi;T. Kaneko;Y. Ohta
• 通讯作者: Y. Ohta

Excitonic Bose-Einstein condensation in Ta2NiSe5 above room temperature

• DOI: 10.1103/physrevb.90.155116
• 发表时间: 2014-10-13
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Seki, K.;Wakisaka, Y.;Ohta, Y.
• 通讯作者: Ohta, Y.

励起子密度波状態の安定性に関する理論的研究

激子密度波态稳定性的理论研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 金子竜也，太田幸則

Roles of Hund’s rule coupling in excitonic density wave states

洪德法则耦合在激子密度波态中的作用

• DOI: 10.1103/physrevb.90.245144
• 发表时间: 2014
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: 飯田祐己;佐藤将;青木晴善;木村憲彰;Kazuhiro Sano and Yoshiaki Ono;石橋健次，平出丈，谷口淳子，鈴木勝;T. Kaneko and Y. Ohta
• 通讯作者: T. Kaneko and Y. Ohta

Quantum disordered phase in the triangular-lattice Hubbard model with next-nearest-neighbor hopping

具有次近邻跳跃的三角晶格哈伯德模型中的量子无序相

• 发表时间: 2015
• 作者: K. Misumi;T. Kaneko;Y. Ohta
• 通讯作者: Y. Ohta