現実的4f殻構造と結晶場構造を考慮した強相関電子系の動力学的理論

考虑真实4f壳层结构和晶体场结构的强关联电子系统动力学理论

• 批准号: 06J05014
• 负责人: 大槻 純也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05014/
• 关键词: 強相関電子系; 希土類化合物; 連続時間量子モンテカルロ法; Coqblin-Schrieffer模型; 近藤模型; 近藤格子模型; Non-Crossing Approximation; CeB_6,Ce_xLa_<1-x>B_6; de Haas-van Alphen効果; 結晶場; 近藤効果

動的平均場理論は、希土類化合物など強相関電子系の研究において最も広く用いられている近似法である。この枠組みで実際に物理量を計算するには、有効的な一不純物問題を解く必要がある。不純物模型の数値的解法として、近年、連続時間量子モンテカルロ法(CT-QMC)が開発された。この手法は、通常の量子モンテカルロ法で用いられているTrotter分解を使わないため、統計誤差を除けば厳密である。また、Anderson模型の原子極限からの定式化では、負符号問題が現れないため、動的平均場理論の不純物ソルバーとして優れた手法である。ただし、電子間相互作用が強い場合あるいは局在レベルが深い場合は、更新確率が減少するため、強相関領域は扱うのが困難であるという問題があった。この問題を解決するために、我々はCT-QMCをAnderson模型の強相関極限であるCoqblin-Schrieffer(CS)模型及び近藤模型に拡張した。それにより、CS・近藤模型の動的物理量が、統計誤差の範囲で厳密に計算可能になった。不純物ソルバーとして我々が開発したCT-QMCを用いて、無限次元の近藤格子模型の研究を行った。近藤格子模型はこれまで一次元に関しては詳しく調べられており、本研究はそれに対する相補的な研究であるといえる。局在スピンの空間相関を調べるために、動的平均場理論で自己無撞着に計算される一粒子Green関数を用いて、二体相関関数の波数依存性の定式化を行った。この表式を用いることにより、局在スピンの帯磁率および伝導電子のスピン・電荷感受率が計算でき、それらの発散から相転移温度を見積もることができる。我々は、結合定数および伝導電子数を変化させて数値計算を行い、基底状態相図を決定した。その結果、RKKY相互作用による磁気秩序相や近藤効果による常磁性相に加えて、1/4フィリングにおいてCDW相が見つかった。この転移は、近藤一重項によるエネルギー利得を大きくするために起こると考えられ、新しい機構のCDW転移である。

动态平均场理论是在研究强相关的电子系统（例如稀土化合物）研究中使用的最广泛使用的近似方法。为了实际计算此框架中的物理量，有必要解决有效的单个杂质问题。近年来，连续时间量子蒙特卡洛法（CT-QMC）已开发为杂质模型的数值解决方案。该技术不使用通常的量子蒙特卡洛法中使用的猪棍分解，除了统计误差外，这是严格的。此外，由于负符号问题没有出现在原子极限的安德森模型中，因此作为动态平均场理论的杂质求解器，它是一种极好的方法。但是，当电子电子相互作用较强或局部水平很深时，更新概率会降低，因此很难处理强相关区域。为了解决这个问题，我们将CT-QMC扩展到了Anderson模型，强相关限，Coqblin-Schrieffer（CS）和Kondo模型。这使得可以精确计算统计误差范围内CS和围绕模型的动态物理量。我们使用我们作为杂质求解器开发的CT-QMC进行了无限尺寸的Kondo晶格模型的研究。已经根据一个维度进行了详细研究Kondo晶格模型，可以说这项研究是该模型的互补研究。为了研究局部旋转的空间相关性，我们使用单粒子绿色函数制定了两体相关函数的波数依赖性，该函数在动态平均场理论中是自以为是的。通过使用该表方程，可以计算局部自旋的磁敏感性以及导电电子的自旋和电荷灵敏度，并且可以从它们的差异中估算相变温度。我们用不同的耦合常数和传导电子数进行了数值计算，以确定基态相图。结果，除了由rkky相互作用引起的磁有序相和由临近效应引起的顺磁相引起的磁相，在1/4填充中还发现了CDW相。人们认为这种转移是为了增加近野单线引起的能量增益，并且是CDW转移的新机制。

项目成果

Continuous-Time Quantum Monte Carlo Method for the Cogblin-Schrieffer Model

Cogblin-Schrieffer 模型的连续时间量子蒙特卡罗方法

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 76
• 作者: J. Otsuki;H. Kusunose;P. Werner and Y. Kuramoto
• 通讯作者: P. Werner and Y. Kuramoto

The de Haas-van Alphen effect in Kondo system with crystalline electric field

晶体电场近藤系统中的德哈斯-范阿尔芬效应

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310
• 作者: J.Otsuki;H.Kusunose;Y.Kuramoto
• 通讯作者: Y.Kuramoto

連続時間量子モンテカルロ法によるCoqblin-Schrieffer模型の動力学

使用连续时间量子蒙特卡罗方法的 Coqblin-Schrieffer 模型动力学

• 发表时间: 2007
• 作者: 大槻純也;楠瀬博明;P. Werner;倉本義夫
• 通讯作者: 倉本義夫

連続時間QMC法による無限次元近藤格子模型の基底状態相図

使用连续时间 QMC 方法绘制无限维 Kondo 晶格模型的基态相图

• 发表时间: 2008
• 作者: 大槻純也;楠瀬博明;倉本義夫
• 通讯作者: 倉本義夫

Excitonic Bound State in the Extended Anderson Model with c-f Coulomb repulsion

具有 c-f 库仑斥力的扩展安德森模型中的激子束缚态

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 76
• 作者: Kazuki Komatsu;Takahiro Kuribayashi;Asami Sano;Eiji Ohtani;Yasuhiro Kudoh;佐野 亜沙美;Asami Sano;Asami Sano;Asami Sano;Asami Sano;佐野 亜沙美;鍵 裕之;Asami Sano;J. Otsuki
• 通讯作者: J. Otsuki