カーボンナノチューブにおける電子相関の理論

碳纳米管电子关联理论

基本信息

批准号：
11740196
负责人：
吉岡英生
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nara Women's University (2000)Nagoya University (1999)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はカーボンナノチューブや一次元有機導体を対象にして以下のような一次元電子系の研究を行った。●カーボンナノチューブカーボンナノチューブにみられる二種類の金属状態、即ちゼロ磁場で実現される金属状態(二つの谷を持つ)と半導体カ-ボンナノチューブに軸に平行な磁場を印加することによって実現される金属状態(一つの谷を持つ)の電気抵抗と光学伝導度をボルン近似を用いて計算し、電子間長距離クーロン相互作用の効果の違いを議論した。その結果、二種類の金属状態とも電子間相互作用は電気抵抗の非整数巾的な温度依存性をもたらすが、その効果は谷が一つの状態の方が強いという結果を得た。また、光学伝導度に関しては、低振動数領域、高振動数領域の両方で二種類の金属状態とも電子間相互作用により非整数巾の振動数依存性がみられるが、その効果は谷が一つの状態の方が強いことを示した。このように、電子間相互作用の効果は谷が一つの金属状態で強く現れることが判った。また、カーボンナノチューブの振動子強度をタイトバインディング模型を用いて計算した。そして、いくつかの普遍的な関係式を導き、カーボンナノチューブへの電子もしくはホールのドープ量を決定するための有用な式を得た。●一次元有機導体昨年度の研究を拡張して、ボソン化法にくりこみ群を援用し、格子内斥力U、最近接格子間斥力V_1、次近接格子間斥力V_2をもつ1/4充填一次元電子系の電子状態の研究を行なった。そして、基底状態の相図を決定し、それからの低エネルギー励起に関して様々な知見を得た。本研究中で、スピン励起にギャップを持つ状態が、V_1の大きさによらずU<2V_2で実現するを示した。この状態は従来の平均場近似による研究で得られていなかったものであり、本研究で完全に取り入れられている量子揺らぎが本質的な役割を果たすことによって実現した状態であると考えられる。

今年，我们针对碳纳米管和一维有机导体进行了以下一维电子系统研究。 ●碳纳米管碳纳米管有两种类型的金属态：零磁场下实现的金属态（有两个谷），以及通过施加平行于其轴的磁场实现的半导体碳纳米管的电阻和光学。利用玻恩近似计算了金属态（一谷）的电导率，并讨论了电子间长程库仑相互作用的影响差异。结果，我们发现虽然电子-电子相互作用导致两种金属态中电阻的非整数范围温度依赖性，但这种效应在单谷态中更强。关于光学电导率，由于电子-电子相互作用，在两种金属态的低频区域和高频区域中都观察到非整数范围的频率依赖性，但该效果表明两种条件更强。因此，发现电子-电子相互作用的效应在具有一谷的金属态中表现得强烈。此外，使用紧密结合模型计算了碳纳米管的振荡器强度。他们推导出了一些通用关系表达式，并获得了用于确定碳纳米管中掺杂的电子或空穴数量的有用表达式。 ●一维有机导体扩展去年的研究，我们将重正化群应用到玻色化方法中，并使用1/4填充的一维电子，其晶格内斥力为U，最近邻晶格间斥力为V_1，次近邻晶格间斥力为V_2我们对系统的电子状态进行了研究。然后，我们确定了基态的相图，并从中获得了有关低能激发的各种发现。在这项研究中，我们表明，当 U<2V_2 时，无论 V_1 的大小如何，都会实现自旋激发带隙的状态。这种状态在使用平均场近似的常规研究中尚未获得，并且被认为是通过量子涨落实现的，而量子涨落被完全纳入本研究中，发挥着至关重要的作用。