キャリアドープされたモット絶縁体のスピン・電荷ストライプ秩序に関する理論的研究

载流子掺杂莫特绝缘体中自旋和电荷条纹排序的理论研究

基本信息

批准号：
12046209
负责人：
遠山貴巳
金额：
$ 0.83万
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 (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

モット絶縁体へのキャリアドープは、スピンと電荷の自由度に起因した多彩な現象を生み出す。銅酸化物高温超伝導体のスピンと電荷のストライプ秩序はその一つである。本研究は、銅酸化物におけるスピン・電荷ストライプ秩序やその揺らぎが電子状態に及ぼす効果、その起源と超伝導現象との関連などストライプに関する多面的な問題を計算物理学的手法を用いて理論的に解明することを目的としている。スピン・電荷ストライプ秩序やその揺らぎが存在する場合、通常のスピン・電荷分布が均一な金属状態と比較して、特異なキャリア濃度依存性や温度依存性が様々な物理量に期待される。今年度は前年度から引き続き、t-J模型に対して有限系クラスターに対する数値的厳密対角化法を用いて、温度の変化に伴なうスピン・電荷ストライプの電子状態に対する効果を明らかにした。混度上昇とともにストライプ秩序は壊れていくが、そのとき電荷ストライプとスピンドメインの間の相互作用が特異な温度変化を示すことをスピン相関、電荷相関、光学伝導度などを通じて見出した。また、ストライプ秩序が存在するもとでホール係数がゼロとなる現象を、一次元的に並んだキャリアの強相関による効果として説明し、実際その値がゼロになることを数値計算で示した。ストライプ秩序の有無はドープされたキャリアの種類に依存する。ホールドープ型では存在するが、電子ドープ型では存在しない。ホール型と電子型の電子状態の違いを反強磁性相関の観点から明らかにした。そして、電子型ではストライプのない反強磁性金属状態が存在していることを理論的に示した。

由于自旋和电荷的自由度，掺入Mott绝缘子的载体会产生各种现象。其中之一是氧化铜高温超导体的自旋和条纹顺序。这项研究的目的是从理论上阐明与条纹有关的多方面问题，例如铜氧化物中的旋转式条纹顺序及其对电子状态的波动的影响，以及其起源与超导现象之间的关系，使用计算物理学技术。当出现自旋荷尔格条纹顺序和波动时，与正常自旋荷利分布均匀的金属状态相比，预计多种物理量对载体浓度和温度依赖性具有明显的依赖性。今年，从上一年开始，我们使用了T-J模型的有限群集使用数值严格的对角线化方法，以阐明旋转电荷条纹对与温度变化相关的电子状态的影响。随着混合速率的增加，条纹顺序分解，此时，它是通过自旋相关，电荷相关，光导率等发现的，类似的是，电荷条带和自旋域之间的相互作用表现出奇异的温度变化。此外，尽管存在条纹顺序，但霍尔系数变为零的现象被解释为一维载体的强相关性的效果，而数值计算表明该值实际上变为零。条纹顺序的存在或不存在取决于掺杂载体的类型。它存在于掺杂孔的类型中，但不存在于电子掺杂类型中。孔类型的电子状态与电子类型之间的差异是从抗磁相关的角度阐明的。从理论上讲，电子类型具有无条纹的反铁磁金属状态。