スピン・ギャップ発現とフラストレーションの相互作用に関する研究

自旋间隙表达与挫败感的交互作用研究

• 批准号: 08740311
• 负责人: 小形 正男
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740311/
• 关键词: スピン・ギャップ; RVBシングレット; 格子型スピン系; t-Jモデル

本研究では、いくつかのモデルにおいてスピン・ギャップが生じる場合およびスピン・ギャップが消える場合について、相図や物性を調べることが主な目的であった。まず、1つのモデルとして梯子型スピン系を取り上げて、その基底状態、有限温度の状態をいくつかの数値計算と摂動論を組み合わせて調べた。この系は、不純物がなければスピン・ギャップを有する系である。この場合の交替帯磁率の温度依存性を量子モンテカルロ法を用いて調べた。交替帯磁率は絶対零度で0にならず、一定の値になるが、これについては強結合の領域からの摂動展開を調べることにより、RVB状態という観点から理解されることがわかった。梯子間相互作用などのフラストレーションの効果は、厳密対角化を用いて現在調べている。更にこの系に不純物を導入していくと、不純物の回りに反強磁性的な状態が誘起される。これは完全なフラストレーションということではないが、不純物の存在によって、スピン・ギャップ状態が部分的に破れる状態を作ることができる。この場合の交替帯磁率は非常に大きくなるが、不純物濃度が非常に低い場合には独立した局在スピンによるものとして理解できる。不純物濃度が5%程度に大きくなると、相互作用によって複雑な温度依存性を持つことがわかる。実際の物質では、このenhanceされた交替帯磁率と梯子スピン間の相互作用によって、3次元長距離秩序が形成されると考えられる。また1・2次元t-Jモデルという別の系に対して、RVB状態を用いた波動関数を考え、変分モンテカルロ法を用いて相図を詳しく調べた。特に基底状態の波動関数の性質を、変分という観点から明らかにした。2次元の場合には、RVB状態によるスピン・ギャップを有するs波超伝導状態が相図中で可能であることを示した。

这项研究的主要目的是研究当在某些模型中发生自旋间隙并且自旋差距消失时，研究相图和物理特性。首先，我们将梯子型自旋系统作为模型，并通过结合几个数值计算和扰动理论来研究其基态和有限温度状态。如果没有杂质，该系统具有自旋差距。使用量子蒙特卡洛方法研究了这种情况下交替磁敏感性的温度依赖性。交替的磁敏感性在绝对零下未达到零，而是一个恒定值，但是已经发现，通过检查从强耦合区域的扰动扩展，可以从RVB状态的角度来理解这一点。目前，正在使用严格的对角线化研究挫败感的影响，例如梯子到阶梯的相互作用。此外，当将杂质引入该系统时，围绕这些杂质引起了抗铁磁状态。这并不是一个完全的挫败感，但是杂质的存在会造成一个旋转间隙状态部分破坏的状态。尽管在这种情况下的交替磁敏感性非常高，但是当杂质浓度非常低时，可以理解为是由于独立的局部自旋。当杂质浓度增加到约5％时，很明显，相互作用会导致复杂的温度依赖性。在实际材料中，人们认为这种增强的交替敏感性和梯子旋转之间的相互作用会产生三维的长距离顺序。此外，对于另一个称为1-2D T-J模型的系统，我们使用RVB状态考虑了波函数，并使用变异的蒙特卡洛方法详细检查了相图。特别是，从变异的角度阐明了基态波形的特性。在二维情况下，证明S波超导态在相图中可能是由于RVB状态引起的自旋间隙。

项目成果

H.Yokoyama M.Ogata: "Phase Diagram and Pairing Symmetry of the Two-Dimensional t-J Model by a Variation Thecry" Journal of the Physical Society of Japan. Vol.65・No11 November. 3615-3629 (1996)

H.Yokoyama M.Ogata：“基于变分理论的二维 t-J 模型的相图和配对对称性”日本物理学会杂志第 65 卷第 3615-3629 期（1996 年）。