軌道自由度のある強相関電子系の理論的研究

轨道自由度强相关电子系统的理论研究

基本信息

批准号：
03J10346
负责人：
望月維人
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10346/
关键词：
強相関電子系軌道自由度超伝導水和Co酸化物磁気揺らぎ多軌道ハバート模型遷移金属酸化物揺らぎ交換近似スピン三重項超伝導多軌道ハバード模型フェルミ液体ペロフスカイト型チタン酸化物軌道秩序磁気相転移 Co酸化物超伝導体強磁性揺らぎ

项目摘要

水和コバルト酸化物超伝導体では、Cot2g軌道の自由度がその磁気的な性質や超伝導の性質に重要な役割を果たしているごとが分かってきた。そこで、この超伝導体における軌道自由度に由来する多型超伝導体特有の物性や現象を研究した。具体的に以下の研究を行なった。1,格子歪みによる磁気揺らぎの増大と超伝導転移温度の増大最近、NQRで幾つかのサンプルの核時期緩和率1/T1を測定すると、NQR共鳴周波数の大きなサンプルほど、1/T1が大きなピークを持ち、超伝導転移温度Tcが高いことが分かった。ここでNQR共鳴周波数は、Coイオンが周りの酸素イオンから感じる電場勾配が立方対称の場合は0である量であり、CoO6八面体の立方対称からの歪みの大きさにスケールしていると考えられる。この実験結果は、Co八面体のc-軸方向への三回対称のゆがみが大きくなるほど、磁気揺らぎが増大しTcが高くなっていることを示している。この起源を調べるために、Cot2g軌道の自由度を含む多軌道ハバード模型を構築し、三回対称結晶場の大きさを変えた場合の電子系の変化を調べた。その結果、三回対称結晶場により3重のt2g軌道が低エネルギーの1重alg準位と高エネルギーの2重e'g準位に分裂し、八面体歪みの増大に伴いe'gバンドが押上られ、K点近傍に小さなホールポケットを構成することが分かった。このホールポケット間の散乱により強磁性的な揺らぎが増大し、スピン三十項超伝導の相関磁性秩序が出現する。これらの結果は上述のNQRの実験結果をよく説明する。このことは、前年提唱したホールポケット間散乱による強磁性揺らぎを媒介としたスピン3重項超伝導のシナリオを強く支持する結果になっている。また、多軌道型超伝導体特有の軌道と格子のカップイングを利用した、格子歪みによるTc制御の可能性を提供する。2,スピン軌道相互作用によるdベクトルの異方性t2g軌道の自由度がある場合に効いてくると期待されるスピン軌道相互作用の効果を調べた。スピン軌道相互作用項を含む多軌道ハバード模型を、乱雑位相近似をSU(2)対称性が破れている場合に拡張して調べた。その結果、dベクトルが面内を向いていることが分かった。この結果は、NMR測定で面内ナイトシフトがTc以下で減少することとコンシステントになっている。このようなスピン軌道相互作用によるdベクトルの固定は、t2g軌道の自由度をもつCo酸化物超伝導体に現れる、特徴的な性質である。

在水合氧化钴超导体中，人们发现Cot2g轨道的自由度对水合氧化钴超导体的磁性和超导性能起着重要作用。因此，我们研究了多态超导体特有的物理性质和现象，这些物理性质和现象源于该超导体的轨道自由度。具体来说，我们进行了以下研究。 1、由于晶格应变和超导转变温度升高导致的磁涨落增加最近，当我们用NQR测量几个样品的核定时弛豫率1/T1时，我们发现NQR共振频率较大的样品具有较大的峰值发现超导转变温度Tc较高。这里，NQR 共振频率被认为是当 Co 离子从周围氧离子感受到的电场梯度是立方对称时为 0 的量，并且按比例缩放到 CoO6 的立方对称的畸变幅度。八面体就会完成。该实验结果表明，随着Co八面体在c轴方向上的三重对称畸变的增加，磁波动增加并且Tc变高。为了研究这种现象的起源，我们构建了一个包含 Cot2g 轨道自由度的多轨道哈伯德模型，并研究了当三重对称晶体场的大小改变时电子系统的变化。结果，三重t2g轨道由于三重对称晶体场而分裂为低能单alg能级和高能双e'g能级，并且e'g带随着八面体的移动而移动。发现它被向上推，并在 K 点附近形成了一个小孔袋。空穴之间的这种散射增加了铁磁波动，并且出现了具有自旋 30 阶超导性的相关磁序。这些结果很好地解释了上面提到的NQR实验结果。这一结果有力地支持了去年提出的由空穴散射引起的铁磁涨落介导的自旋三重态超导的假设。它还提供了利用多轨道超导体的轨道-晶格耦合特性通过晶格应变控制Tc的可能性。 2. 自旋轨道相互作用引起的 d 向量的各向异性我们研究了自旋轨道相互作用的影响，预计当 t2g 轨道存在自由度时，它会发挥作用。通过将随机相位近似扩展到 SU(2) 对称性破缺的情况，研究了包含自旋轨道相互作用项的多轨道哈伯德模型。结果发现d矢量在平面内定向。该结果与 NMR 测量结果一致，表明面内夜移降低到 Tc 以下。由于自旋轨道相互作用而产生的 d 向量的固定是具有 t2g 轨道自由度的 Co 氧化物超导体的特性。