強相関電子系における金属絶縁体転移近傍での軌道自由度の影響

强相关电子系统中金属-绝缘体跃迁附近轨道自由度的影响

基本信息

批准号：
12740240
负责人：
武藤哲也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

強相関電子系で実現する金属-絶縁体転移(金属-非金属転移)の例として、金属的な基底状態を持つ重い電子系における磁性イオン希釈効果を念頭においた研究を行った。金属的な基底状態を持つ重い電子系では、重い電子系の研究の初期の段階から、磁性イオン希釈実験(磁性イオンを非磁性イオンで置換する実験)が行なわれ、一不純物近藤系と関連した多体効果などが調べられていた。本研究では、特に、磁性イオン希釈系に対する電気抵抗の温度変化を調べる実験に注目し、その実験結果を理論的に再現することを目的とした。周期的Andersonモデルをベースにした磁性イオン希釈系の理論モデルに対して、電気抵抗の他、状態密度や電子比熱などを計算し、それらの非磁性イオン濃度依存性を調べた。具体的には、動的平均場理論の枠組における逐次摂動理論とコヒーレント・ポテンシャル近似を合わせた自己無撞着なスキームを開発し、それを用いてGreen関数を計算した。その結果、非磁性イオンのない場合には、降温とともに温度の2乗に比例して減少する、典型的なFermi液体としての金属状態を示す電気抵抗の温度依存性を得た。非磁性イオン置換が進むにつれて残留抵抗が増大し、磁性イオン濃度の薄い極限では、通常の一不純物近藤効果に見られる対数的な電気抵抗の増大が確認された。このような変化は、電気抵抗の実験結果と定性的に一致する。本研究により、強相関効果が、重い電子系と一不純物近藤系のそれぞれに影響を与える様子が明らかにされた。また、磁性イオン濃度が高い場合に実現する、金属的な重い電子系に対応する電子状態から、磁性イオン濃度が低い場合に実現する、一不純物近藤系に対応する電子状態までを、一つの枠組で統一的に解析することに成功した。

作为在强相关电子系统中实现金属-绝缘体跃迁（金属-非金属跃迁）的一个例子，我们在进行研究时考虑了金属基态重电子系统中磁性离子的稀释效应。对于具有金属基态的重电子系统，从重电子系统研究的早期阶段开始，就进行了磁性离子稀释实验（用非磁性离子取代磁性离子的实验），以及与单一杂质近藤相关的研究系统进行了多体效应研究。在本研究中，我们重点通过实验研究磁离子稀释系统电阻的温度变化，并旨在从理论上重现实验结果。对于基于周期性安德森模型的磁性离子稀释系统的理论模型，我们计算了电阻、态密度、电子比热等，并研究了它们对非磁性离子浓度的依赖性。具体来说，我们在动态平均场理论的框架下开发了一种结合序贯微扰理论和相干势近似的自洽方案，并用它来计算格林函数。结果，在没有非磁性离子的情况下，我们获得了电阻的温度依赖性，随着温度的降低，电阻与温度的平方成比例地降低，表明费米液体的典型金属态。残余电阻随着非磁性离子置换的进行而增加，并且在低磁性离子浓度的极限下，确认了在通常的单一杂质近藤效应中看到的电阻的对数增加。这种变化与电阻的实验结果在性质上是一致的。这项研究揭示了强相关效应如何影响重电子系统和单杂质近藤系统。此外，一种框架可用于解释对应于金属重电子系统（当磁性离子浓度高时实现）的电子态，以及对应于单杂质近藤系统（当磁离子浓度高时实现）的电子态。我们成功地进行了磁性离子浓度低的统一分析。