強相関効果を考慮した電子構造計算と超伝導の理論研究

考虑强相关效应的超导电子结构计算与理论研究

• 批准号: 21J12095
• 负责人: 清水 真
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12095/
• 关键词: 強相関電子系; 超伝導; 有機超伝導体

第一に、ゆらぎ交換近似（FLEX）法および線形Eliashberg方程式の計算コードを効率化した。特に多軌道系に適用した際、計算量の増加に伴い計算が困難となった。そこで、並列化などの効率化を施し、計算時間の短縮を実現した。本研究で実装したコードは一般の物質に適用できるため、今後さらなる応用が期待できる。また、他の理論への発展を配慮して実装したため、今後の研究の礎ともなることが期待される。第二に、実装した計算コードをカッパ型BEDT-TTF有機超伝導体に適用した。この物質群では、常圧下で超伝導を示す物質が8つ報告されており、各物質の超伝導転移温度は2Kから12Kと様々である。これまでの研究ではd波超伝導が実現しているとされてきたが、近年の詳細な研究によって他の可能性が示唆されている。また、超伝導転移温度の差異を引き起こしている要因も明らかとなっていない。これらを明らかとするために、物質依存性を考慮した詳細な研究が必要となっている。本研究では、DFTに基づいて物質依存性を考慮し、ゆらぎ交換（FLEX）近似を適用したスピンゆらぎの理論を用いて超伝導対称性および転移温度の議論を行った。結果として、近年の実験とよく一致する超伝導ギャップ関数を得ることができた。また、これらの超伝導対称性は、ある特定の飛び移り積分の比によって決定されることを明らかにした。各物質の超伝導転移温度の違いを説明するためには、更なる計算が必要である。

首先，我们简化了波动交换近似（FLEX）方法和线性 Eliashberg 方程的计算代码。尤其是应用于多轨道系统时，由于计算量的增加，计算变得困难。因此，我们实施了并行化和其他效率改进来减少计算时间。本研究中实现的代码可以应用于一般材料，因此未来有望得到进一步的应用。此外，由于它是考虑到其他理论的发展而实施的，因此预计它将成为未来研究的基础。其次，将所实现的计算代码应用于 kappa 型 BEDT-TTF 有机超导体。在这组材料中，已有八种物质被报道在常压下表现出超导性，每种物质的超导转变温度从2K到12K不等。先前的研究表明d波超导已经实现，但近年来的详细研究提出了其他可能性。此外，造成超导转变温度差异的因素尚不清楚。为了澄清这些问题，需要考虑物质依赖性的详细研究。在本研究中，我们考虑材料依赖性，使用基于 DFT 的自旋涨落理论并应用涨落交换 (FLEX) 近似来讨论超导对称性和转变温度。结果，我们能够获得与最近的实验非常吻合的超导间隙函数。我们还揭示了这些超导对称性是由特定的跳跃积分比率决定的。需要进一步计算来解释每种材料的超导转变温度的差异。

项目成果

Increased localization of Majorana modes in antiferromagnetic chains on superconductors

超导体反铁磁链中马约拉纳模式的局域化增强

• DOI: 10.1103/physrevb.107.075410
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.7
• 作者: Crawford Daniel;Mascot Eric;Shimizu Makoto;Wiesendanger Rol;Morr Dirk K.;Jeschke Harald O.;Rachel Stephan
• 通讯作者: Rachel Stephan

Increased localization of Majorana modes in antiferromagnetic chains on superconductors

超导体反铁磁链中马约拉纳模式的局域化增强

• DOI: 10.1103/physrevb.107.075410
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.7
• 作者: Crawford Daniel;Mascot Eric;Shimizu Makoto;Wiesendanger Rol;Morr Dirk K.;Jeschke Harald O.;Rachel Stephan
• 通讯作者: Rachel Stephan

Majorana modes with side features in magnet-superconductor hybrid systems

磁-超导混合系统中具有侧面特征的马约拉纳模式

• DOI: 10.1038/s41535-022-00530-x
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 5.7
• 作者: Crawford Daniel;Mascot Eric;Shimizu Makoto;Beck Philip;Wiebe Jens;Wiesendanger Rol;Jeschke Harald O.;Morr Dirk K.;Rachel Stephan
• 通讯作者: Rachel Stephan

Variation of electronic structure and superconducting symmetry in the series of κ- (BEDT-TTF)2X charge transfer salts

κ-(BEDT-TTF)2X系列电荷转移盐电子结构和超导对称性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: Makoto Shimizu; Junya Otsuki; Daniel Guterding;Harald O. Jeschke
• 通讯作者: Harald O. Jeschke

Majorana modes with side features in magnet-superconductor hybrid systems

磁-超导混合系统中具有侧面特征的马约拉纳模式

• DOI: 10.1038/s41535-022-00530-x
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 5.7
• 作者: Crawford Daniel;Mascot Eric;Shimizu Makoto;Beck Philip;Wiebe Jens;Wiesendanger Rol;Jeschke Harald O.;Morr Dirk K.;Rachel Stephan
• 通讯作者: Rachel Stephan