強相関電子系における電子ネマティックと高温超伝導および擬ギャップの理論研究

强相关电子系统中电子向列、高温超导和赝能隙的理论研究

基本信息

批准号：
20K03858
负责人：
山川洋一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、鉄系超伝導体FeSeにおけるネマティック転移と、その揺らぎの発達に起因した物理に着目した。非磁性のネマティック転移は、平均場近似レベルの理論では説明できず、本質的に多体相関が重要である。しかし、多体相関を考慮した際の相転移の理論は未整備であった。そこで本研究では、多体相関を考慮した相転移に関する理論的な定式化を行い拡張された相転移理論を構築した。得られた理論をFeSeに適応し、相転移前後のネマティック感受率の振る舞いを説明したほか、実験で観測されているフェルミ面の消失などを非常によく再現することなどを明らかにした。さらに、BaNiS2のネマティック状態の起源を解明した。BaNiS2はバンド分散が線形に交差するディラック電子系である。近年、走査型トンネル顕微鏡(STM)測定よりフェルミ準位近傍で電子状態は結晶と同じ4回回転対称性を保つが、有限のエネルギー領域で２回回転対称性に落ちるという、奇妙な振る舞いが観測された。そこで、第一原理計算に基づいた多軌道ハバード模型に、高次の電子間相関を表すバーテックス補正を考慮し、BaNiS2のネマティック相転移の可能性を議論した。その結果、ディラック分散間でスピン揺らぎが存在し、さらにそのスピン揺らぎが干渉を起こすこと、さらにはボンド秩序に起因したネマティック転移を起こすという機構を明らかにした。このボンド秩序のフォームファクターはディラック分散では対称性からゼロだが、フェルミ準位の上下にあるバンドのエネルギー分散を変更することでエネルギーの利得を稼ぐ。得られたネマティック秩序下でのバンド分散は、STM測定による準粒子干渉の結果と非常によく整合する。

今年，我们重点研究铁基超导体 FeSe 中的向列相转变及其涨落发展引起的物理现象。非磁性向列相转变无法用平均场近似水平的理论来解释，多体相关性本质上很重要。然而，考虑多体相关性的相变理论尚未发展。因此，在本研究中，我们开发了考虑多体相关性的相变理论公式，并构建了扩展的相变理论。他们将获得的理论应用于FeSe，解释了相变前后向列磁化率的行为，并证明它很好地再现了实验中观察到的费米面消失等现象。此外，我们还阐明了BaNiS2向列态的起源。 BaNiS2 是具有线性相交能带色散的狄拉克电子系统。近年来，扫描隧道显微镜（STM）测量观察到一种奇怪的行为，其中电子态保持与费米能级附近晶体相同的4倍旋转对称性，但在有限能量区域下降到2倍旋转对称性完成了。因此，我们通过考虑基于第一性原理计算的多轨道哈伯德模型中代表高阶电子-电子关联的顶点校正，讨论了BaNiS2中向列相变的可能性。结果，我们阐明了狄拉克色散之间存在自旋波动的机制，并且这些自旋波动引起干扰，进而导致由于键序而引起的向列相跃迁。由于狄拉克色散的对称性，该键序的形状因子为零，但它通过改变费米能级上方和下方能带的能量色散来获得能量。向列序下获得的能带色散与STM测量获得的准粒子干涉结果非常吻合。