電荷・軌道結合系における金属絶縁体転移と輸送現象

电荷轨道耦合系统中的金属-绝缘体跃迁和输运现象

基本信息

批准号：
14038212
负责人：
石原純夫
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、遷移金属酸化物に代表されるスピン・電荷・軌道結合系において、特に電荷と軌道の自由度の結合・分離に焦点を当て、軌道自由度を重視する立場から新規な電子物性の解明と予測を行う。特に強い電子相関効果が顕著となる金属絶縁体転移やその近傍の金属相において、輸送現象や熱力学量における軌道揺らぎの役割を明らかにする。平成14年度の主な研究課題として、チタン、バナジウム酸化物等のt_<2g>軌道の自由度を持つ遷移金属酸化物における、軌道状態と電荷状態の研究を取り上げた。これまで多くの研究がなされてきたマンガン酸化物におけるe_g軌道の自由度と比較して、上記の物質では、その軌道縮退度、隣接サイト間の電子遷移強度、スピン・軌道相互作用の有無、電子格子相互作用の強度など様々な面で異なる事が知られている。その軌道、スピン、電荷状態を探るために、まず低エネルギー領域で有効な理論模型を導出した。この交換相互作用に関する項はスピン部分と軌道部分の積として表されるが、軌道部分はe_g電子系と異なり、サイトあたり8つの軌道演算子により表される。これを基にまず絶縁相における磁気、軌道構造を平均場近似法により調べ、強磁性相ではマクロなオーダーの軌道状態が縮退している事が明らかとなった。これは軌道の縮退度に加え、隣り合った異なる軌道間に電子遷移が許されない事に起因している。また上記の軌道演算子を用いて共鳴X線散乱の散乱断面積の定式化を行い、YT_iO_3の実験を解析する事により、これまで偏極中性子散乱実験やNMRにより指摘されているものとコンシステントであることが明らかとなった。本年度後期では更に、軌道秩序絶縁相に導入されたホールの運動について調べた。ペロフスカイト型バナジウム酸化物では温度や組成により、C型反強磁性秩序G型軌道秩序相とG型反強磁性秩序、C型軌道秩序相の2相が出現する。両者におけるホールの運動やこれにともなうスピン・軌道揺らぎについて変分法による計算を現在進めている。

在这项研究中，我们重点研究过渡金属氧化物等自旋电荷-轨道耦合系统中电荷和轨道自由度的耦合和分离，并从强调轨道自由度的角度开发新的电子物理性质。预测。我们将阐明轨道涨落在金属-绝缘体转变和附近金属相中输运现象和热力学量中的作用，其中强电子关联效应尤其明显。 2002年的主要研究课题是钛、钒氧化物等具有t_<2g>轨道自由度的过渡金属氧化物中的轨道态和电荷态的研究。与已广泛研究的锰氧化物中e_g轨道的自由度相比，在上述材料中，轨道简并度、相邻位点之间的电子跃迁强度、自旋轨道相互作用的存在与否，众所周知，它们在各个方面都有所不同，例如晶格相互作用的强度。为了探索它的轨道、自旋和电荷态，我们首先推导了一个在低能区有效的理论模型。与这种交换相互作用相关的术语表示为自旋部分和轨道部分的乘积，但与例如电子系统不同，轨道部分由每个位点八个轨道算子表示。基于此，我们首先利用平均场近似方法研究了绝缘相的磁和轨道结构，发现铁磁相的宏观轨道状态是简并的。这是由于轨道的简并性以及不同相邻轨道之间不允许电子跃迁的事实。另外，通过利用上述轨道算子公式化共振X射线散射的散射截面，并分析YT_iO_3实验，我们发现它与偏振中子散射实验和核磁共振所指出的一致。。今年下半年，我们进一步研究了引入轨道有序绝缘相的空穴的运动。在钙钛矿型钒氧化物中，根据温度和组成，出现两个相：C型反铁磁有序G型轨道有序相以及G型反铁磁有序和C型轨道有序相。我们目前正在使用变分法来计算这两种情况下的空穴运动以及相关的自旋和轨道涨落。