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。

作为在强相关的电子系统中实现的金属 - 绝缘体过渡（金属非金属过渡）的一个例子，我们进行了一项研究，该研究重点介绍了具有金属基态的重型电子系统中磁离子稀释的效果。在具有金属基态的重型电子系统中，从研究重型电子系统的早期阶段进行了磁离子稀释实验（用非磁离子代替磁离子的实验），并研究了与近相系统有关的多体效应。这项研究的重点是专门研究磁离子稀释系统的电阻的温度变化，并旨在从理论上重现实验结果。除了电阻外，还根据环状安德森模型计算了磁离子稀释系统的理论模型的状态和电子特异性热的密度，并研究了这些非磁离子浓度的依赖性。具体而言，我们开发了一种自洽的方案，该方案结合了顺序扰动理论和动态平均场理论框架中的连贯电位近似，并将其用于计算绿色函数。结果，在没有非磁离子的情况下，电阻的温度依赖性（表明金属状态为典型的费米液体）随温度下降而降低与温度平方成正比。随着非磁离子替代的进展，残留电阻增加，并且在磁离子浓度的限制下，确认了单个杂质的正常丘陵效应中看到的对数电阻。这种变化在质上与电阻的实验结果一致。这项研究揭示了强相关效应如何影响重型电子系统和单个杂质临界系统。此外，我们从一个框架内成功地统一了分析，从与重型金属电子系统相对应的电子状态，当磁离子浓度较高时，这些状态已实现到与与单个杂质函数相对应的电子状态，当磁离子浓度较低时已实现。