Development of theories for strongly correlated materials design

强相关材料设计理论的发展

基本信息

批准号：
21H01041
负责人：
大槻純也
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、動的平均場法を用いた強相関化合物の第一原理計算法（DFT+DMFT法）の発展とその応用に取り組む。全研究期間を通した研究計画は、DFT+DMFT法に関連した理論構築とその適用範囲を検証する“基礎”と適用限界の範囲で強相関化合物の物質設計に応用する“応用”に分かれる。そのうち、本年度は基礎に取り組み、以下の成果を得た。4f電子を含む希土類化合物は、4f電子の軌道角運動量L=3と強いスピン・軌道結合に起因した多極子の自由度を持ち、低温で様々な相転移を示す。実際に観測される多極子秩序は、転移温度が1～10ケルビン程度と小さく、また、多体効果が重要であるため、第一原理計算によって導出することは難しい。本研究では、DFT+DMFT法を応用し、我々が考案したスピン・軌道感受率の簡易計算公式を用いることで、多極子感受率および多極子相互作用の計算を実行した。具体的には、多極子秩序の典型物質であるCeB6を対象として、第一原理計算による電子構造と4f電子の軌道自由度を正確に考慮した。相互作用には回転対称性のあるスレーター型の相互作用を用い、結晶の対称性を壊さないように注意して多体効果を扱った。これにより、対称性から許される全ての多極子感受率および多極子相互作用を得た。その結果、実際のCeB6で観測されている反強四極子秩序を再現することに成功し、その転移温度も実験と同程度の大きさとなった。この結果は、DFT+DMFT法に基づく我々の計算の信頼性を示しており、今後、より複雑な希土類化合物の多極子秩序を議論する際の基礎となる。この成果を論文にまとめ投稿した。

在本研究中，我们将利用动态平均场法开发并应用强相关化合物的第一性原理计算方法（DFT+DMFT方法）。整个研究期间的研究计划分为两部分：“基础”部分，涉及DFT+DMFT方法的相关理论构建并验证其适用范围；“应用”部分，将其应用于强相关的材料设计。应用范围内的化合物。今年，我们狠抓基础，取得了以下成果。含有4f电子的稀土化合物由于4f电子的轨道角动量L=3和强自旋轨道耦合而具有多极自由度，并在低温下表现出各种相变。实际观测到的多极级数的转变温度很小，约为1到10开尔文，多体效应很重要，因此很难通过第一性原理计算推导出来。在本研究中，我们应用DFT+DMFT方法并使用我们设计的简单的自旋轨道磁化率计算公式来计算多极磁化率和多极相互作用。具体来说，我们以CeB6这种典型的多极级材料为研究对象，基于第一性原理计算，准确地考虑了4f电子的电子结构和轨道自由度。相互作用采用具有旋转对称性的斯莱特型相互作用，并小心处理多体效应，以免破坏晶体的对称性。结果，获得了对称性允许的所有多极磁化率和多极相互作用。结果，他们成功地再现了实际 CeB6 中观察到的反强四极有序，并且转变温度也与实验中一样大。这一结果证明了我们基于DFT+DMFT方法计算的可靠性，并将作为未来讨论更复杂稀土化合物多极有序的基础。结果总结在一篇论文中并提交。

项目成果

期刊论文数量（68）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ハーフメタル候補物質CoS2における巨大スピン依存電子相関

半金属候选 CoS2 中巨大的自旋相关电子相关性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤原弘和;寺嶋健成;大槻純也;竹森那由多;D;H. O. Jeschke;脇田高徳;矢野佑幸;細田渉;片岡範行;照屋淳志;垣花将司;辺土正人;仲間隆男;大貫惇睦;矢治光一郎;原沢あゆみ;黒田健太;辛埴;堀場弘司;組頭広志;村岡祐治;横谷尚睦
通讯作者：
横谷尚睦

Multipolar ordering in the three-orbital Hubbard model

三轨道哈伯德模型中的多极有序