1
正方格子拡張近藤格子 多重相図
石田有伸
首都大学東京大学院 理工学研究科 物理学専攻
2018 年 2 月 16 日
目次 目次
目次
1
研究背景
11.1 . . . . 1
1.2 先行研究 . . . . 2
1.3 研究目的 . . . . 4
2
正方格子拡張近藤格子 平均場近似
52.1 . . . . 5
2.2 擬 . . . . 6
2.3 平均場近似 . . . . 7
2.4 s 波、 d 波、 p 波 共存状態 . . . . 7
2.5 平均場近似 対角化 . . . . 9
2.6 混成近藤一重項 数値計算 . . . . 10
3
s 波 d 波 近藤一重項
123.1 s 波 近藤一重項 . . . . 12
3.2 s 波 近藤一重項 数値計算 . . . . 13
3.3 d 波 近藤一重項 . . . . 16
3.4 d 波 近藤一重項 数値計算 . . . . 17
3.5 論文 比較 . . . . 19
4
p 波 近藤近藤一重項
204.1 p 波 近藤一重項 . . . . 20
4.2 p 波 近藤一重項 数値計算 . . . . 21
5
s 波、 d 波、 p 波 近藤一重項
235.1 多重相図( n = 1 ) . . . . 23
5.2 多重相図 (n = 1 . 5) . . . . 27
6
今後 展望
326.1 discussion . . . . 32
6.2 . . . . 34
付録
A近藤格子
35A.1 擬 . . . . 35
A.2 平均場近似 . . . . 36
A.3 近藤格子 数値計算 . . . . 37
付録
B数値計算結果 詳細
39B.1 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y温度依存性 (n = 1) . . . . 39
B.3 分散 状態密度 . . . . 42
付録
C多重相図( n = 1 . 2 )
43参考文献
461 研究背景
1 研究背景
「強相関電子系」 、 20 世紀半 d 電子 局在性 強 軌道を含 系 磁性研究を中心 盛ん 研究 [1–3] 。 1964 年 近藤 非磁性金属中 電気抵抗極小現象 物理的構造を初 理論的説明 [4] 。 1970 年代 希土類化合物 盛ん 研究 、 1979 年 重 電子系 超伝 導 発見 [5] 。重 電子系 希土類金属 化合物 強 関係 物質系 [6–8] 、 金属的 電気伝導 性質を示 関 、伝導電子 質量 数百〜数千倍 重 を示 。
1986 年 銅酸化物高温超伝導体 発見 、 本質 d 電子間 斥力 強 認 識 [9] 。最近 p 電子を中心 有機伝導体 、強相関電子系特有 転移 超伝導を発見
[10] 。現代 物性物理学 、電子間 相互作用 「多体問 題」 最 重要 興味深 現象 。 [11]
1.1
非磁性金属中 微量 磁性不純物 含 、低温 電気抵抗 極小を示 現象 近藤効果
知 、我 国 古 多 重要 研究 [12, 13] 。特 近藤 s-d 模型
関 近似を越 摂動項 抵抗を増大 寄与を発見 、後 現象 近藤効果 言
[4] 。近藤 理論 電気抵抗 絶対零度 無限大 発散 、実際 電気抵抗 絶対零度
近 正常 振 舞 、有限値 収束 。 現象 低温 、磁性不純物 磁気 伝導電子 磁気 反強磁性的 結合 近藤一重項 磁性不純物 磁気 見 上消滅 。 芳田 示 [14] 。近藤一重項 以下 書 :
|α ⟩ = 1
√ 2 (| ↑↓> −| ↓↑>) . (1.1)
|α⟩ 近藤一重項 状態を表 。 | ↑↓> 矢印 左側 伝導電子 磁気 右側 磁性不純 物 磁気 を表 。
今日 、 近藤効果 磁性金属 広範囲 多体系 基本的 概念 一 。重 電子系、 高密度近藤系 呼 物質群 高温側 近藤効果 現 、 低温 重 電子 系 異方性 超伝導 [5] 、多極子秩序状態 多種多様 興味深 現象 発見 。
重 電子系 強相関電子系 重要 研究対象 一 、現在 盛ん 研究 [15–19] 。有効 質量 大 自体 重要 研究対象 、 加 重 電子系物質群 多様 物性 興味を
惹 。有効質量 大 、電子 遍歴性 局在性 強
を示 。電子 局在性 強 電子 持 自由度 現 来 、系 磁性を示
。実際、重 電子系 中 低温 磁気秩序を示 。多 反強磁性秩序 、強磁性 秩序 他 磁気秩序を示 。重 電子系状態 磁気秩序状態 変化 、各々 状態 関係 研究 。重 電子系 、格子上を自由 動 回 事 出来 伝導電子 、格 子上 強 局在 局在 交換相互作用 [20] 影響 考 、微視的状態を表現 事 出 来 、近藤格子 良 用 。興味 低温 金属 性質 、局在電子
海 吸収 低温 近藤効果 類似性 生 。近藤格子 伝導電子 局在 、
1.2 先行研究 1 研究背景
1.2 先行研究
通常 近藤格子 、 1/2 伝導電子 1/2 局在 同一格子点
交換相互作用を 。 以下 書 :
H = − t ∑
σ<i,j>
c
iσ†c
jσ+ J 2
∑
σ σ′i
c
†iσσ ⃗
σ σ′c
iσ′· S ⃗
i. (1.2)
第 1 項 最近接格子間 伝導電子 を表 、 t 定数 。第 2 項 伝導電子 局在電子 交換相互作用項 。 、交換相互作用 同一格子点 働 。 J > 0 相互作用 定数 。 c
†iσ(c
iσ) 格子点 i σ 生成(消滅)演算子 。 S ⃗
i格子 点 i 局在 1 / 2 σ ⃗
σ σ′行列 。
P. Ghaemi T. Senthil 、伝導電子 局在 近藤一重項状態 軌道角運動量を持 金属状態を調
[21] 。彼 近藤格子 (1.2) 考慮 最近接格子点間 交換相互作用 強 場合
を考 、伝導電子 局在 働 交換相互作用を最近接格子点間 拡張 、近藤一重項 軌道角運動量 を持 事 出来 新 を考 。 詳細 2 章 説明 。 を用 、近 藤一重項 軌道角運動量を持 図 1 d 波 状態を調 。図 1 、実空間 伝導電子 局在 最近接格子点間 相互作用を表 。矢印 表 伝導電子 局在
、 間 相互作用を楕円 表 。局在 見 x 軸方向 隣接 伝導電子 相互作 用 符号 y 軸方向 隣接 伝導電子 相互作用 符号 逆 、近藤一重項 球面調和関数 d
x2−y2軌道 同 対称性を 、 状態を d 波 呼 、軌道角運動量を持 近藤一重項 状態を 考 出来 。 、相互作用を最近接格子点 拡張 、近藤一重項 角運動量を持
状態 実現出来 。 状態 、平均場近似を用 事 簡単 求 事 出来 。詳細 第 2 章 説明 。
先行研究 d 波 軌道角運動量を持 近藤一重項状態 、 面 様々 興味深 物理的状況を 示 指摘 。図 2 近藤一重項 、図 1 d 波 状態 時 面を表
。黒 部分 状態 詰 領域 、白 黒 境界 面 。図
3 図 4 、図 2 面上 θ = π / 4 方向周辺 、有効質量 逆数 準粒子 重 を表 。図 3 図 4 、近藤一重項 軌道角運動量を持 時 面 有効質量 準粒子 重 角度依存性 強 事 分 。
本研究 触 先行研究 面 準粒子 重 角度依存性 場合 、 面上 励起 近藤一重項 軌道角運動量を持 状態 近藤絶縁体 触 。
、拡張 近藤格子 を用 伝導電子 局在 近藤一重項状態を調 事 、
面 強 異方性を持 系 液体を理解 良 手段 。
1.2 先行研究 1 研究背景
図
1 d波 。実空間 伝導電子 局在 最近接格子間 相互作用を表
。矢印 表 伝導電子 局在
、 間 相互作用を楕円 表 。
図
2 d波 電子数密度
n =1少 時
面。黒 部分 状態
詰 領域 、白 黒 境界 面
。
図
3図
2面 有効質量 逆数
角度依存性。 図
4図
2面 準粒子 重
角度依存性。
1.3 研究目的 1 研究背景
1.3 研究目的
本研究 目的 、近藤一重項 球面調和関数 同 対称性を持 s 波、 d 波、 p
x波、 p
y波 共存状態を 調 。 s 波、 d 波、 p
x波、 p
y波 状態 2 章 説明 。 1 . 2 紹介 近藤一 重項 軌道角運動量を持 d 波 状態 、 s 波、 p
x波、 p
y波を加 共存状態を作 、先行研究
[21] を用 、近藤一重項 秩序相を数値計算 調 。
第 2 章 先行研究 詳細を説明 。第 3 章 論文 [21] を行 、 s 波、 d 波 状
態を調 。第 4 章 p 波 状態 調 、第 5 章 近藤一重項 s 波、 d 波、 p 波 共存状態を
取 場合を調 。第 6 章 本研究 を行 。
2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
章 、 P. Ghaemi T. Senthil 論文 [21] 議論 拡張近藤点格子 詳細を説明 、平
均場近似 結果を紹介 。 、後 必要 一般 場合 定式化を説明 。
2.1
拡張近藤格子 、 1 / 2 伝導電子 局在 1 / 2 最近接格子点間 交換相互作用を
考慮 。 二次元正方格子上 を考 。 以下 書
:
H = − t ∑
σ<i,j>
c
iσ†c
jσ+ J 2
∑
σ σ′<i,j>
c
†iσσ ⃗
σ σ′c
iσ′· S ⃗
j− µ
c∑
iσ
c
†iσc
iσ. (2.1)
第 1 項 最近接格子点間 伝導電子 を表 、 t ( = 1) 定数 。第 2 項 伝導 電子 局在 交換相互作用項 。伝導電子 局在 相互作用 最近接格子点間 働
、 J > 0 相互作用 定数 。 c
iσ†(c
iσ) 格子点 i 、 σ 生成(消滅)演算子 。 S ⃗
j格子点 j 局在 1 / 2 、 σ ⃗
σ σ′行列 。以後格子定数 a( = 1) 、 µ
c伝導電子
化学 。図 5 、実空間 伝導電子 局在 相互作用 概略を示 。後 記述 、最近接格子 相互作用を拡張 事 、近藤一重項 軌道角運動量を持 状態を作
出来 。
図
5正方格子上 伝導電子 局在 相互作用。矢印 表 伝導電子 局在
、 間 相互作用を楕円 表 。
2.2 擬 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
2.2 擬
(2.1) 平均場近似を 。 演算子 S
jを次 演算子を導入 表
を考 :
S ⃗
j= ∑
σ σ′
f
j†σ⃗ σ
σ σ′2 f
jσ′. (2.2)
、 f
jσ†( f
jσ) 仮想的 導入 格子点 j σ 生成(消滅)演算子 、擬
呼 。非占有状態 | 0 ⟩
jf
j†↑f
j†↓| 0 ⟩
j状態 0 局在 を表 、各格子 点 以下 拘束条件を課 必要 :
1 = ∑
σ
f
j†σf
jσ. (2.3)
式( 2.2 )を考慮 ( 2.1 ) を 反交換関係を使 変形 。 1
2 c
†iσσ ⃗
σ σ′c
iσ′· S ⃗
j= 1 4
( c
i†↑c
i↑− c
†i↓c
i↓) (
f
j†↑f
j↑− f
j†↓f
j↓) + 1
2
[ c
†i↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ c
i†↓c
i↑f
j†↑f
j↓] ,
= 1 4
[ 2c
†i↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ 2c
†i↓c
i↑f
j†↑f
j↓+ c
i†↑c
i↑f
j†↑f
j↑− c
i†↑c
i↑f
j†↓f
j↓− c
†i↓c
i↓f
j†↑f
j↑+ c
i†↓c
i↓f
j†↓f
j↓] ,
= 1 4
[ 2c
†i↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ 2c
i†↓c
i↑f
j†↑f
j↓+ 2c
i†↑c
i↑f
j†↑f
j↑+ 2c
i†↓c
i↓f
j†↓f
j↓− c
†i↑c
i↑(
f
j†↑f
j↑+ f
j†↓f
j↓)
− c
†i↓c
i↓(
f
j†↑f
j↑+ f
j†↓f
j↓) ] . 最後 2 項 式( 2.3 ) 拘束条件を用 、
1
2 c
†iσ⃗ σ
σ σ′c
iσ′· S ⃗
j= 1 2
[ c
i†↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ c
†i↓c
i↑f
j†↑f
j↓+ c
i†↑c
i↑f
j†↑f
j↑+ c
†i↓c
i↓f
j†↓f
j↓]
− 1 4
[ c
i†↑c
i↑+ c
i†↓c
i↓] ,
= 1 2
[ c
i†↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ c
†i↓c
i↑f
j†↑f
j↓+ (
1 − c
i↑c
i†↑)
f
j†↑f
j↑+ (
1 − c
i↓c
i†↓) f
j†↓f
j↓]
− 1 4
[ c
i†↑c
i↑+ c
i†↓c
i↓] ,
= 1 2
[ c
i†↑c
i↓f
j†↓f
j↑+ c
†i↓c
i↑f
j†↑f
j↓− f
j†↑f
j↑c
i↑c
i†↑− f
j†↓f
j↓c
i↓c
†i↓]
− 1 4
[ c
i†↑c
i↑+ c
i†↓c
i↓] + 1
2 .
、
* ,
∑
σ
f
jσ†c
iσ+ -
* ,
∑
σ′
c
iσ† ′f
jσ′+ - = (
f
j†↑c
i↑+ f
j†↓c
↓) (
c
†i↑f
j↑+ c
i†↓f
j↓) ,
= f
j†↑c
i↑c
†i↑f
j↑+ f
j†↑c
i↑c
i†↓f
j↓+ f
j†↓c
i↓c
†i↑f
j↑+ f
j†↓c
i↓c
i†↓f
j↓, 変形
1 2
∑
σ σ′
c
†iσ⃗ σ
σ σ′c
iσ′· S ⃗
j= − 1 2 *
,
∑
σ
f
j†σc
iσ+ -
* ,
∑
σ′
c
iσ† ′f
jσ′+ - − 1
4 [c
i†↑c
i↑+ c
i†↓c
i↓] + 1 2 ,
。定数項 重要 無視 。 未定乗数 λ
jを導入 拘束条件( 2.3 )を考慮
( 2.1 ) 次 書 事 出来 : H = − t ∑
σ<i,j>
c
iσ†c
jσ− J 2
∑
<i,j>
* ,
∑
σ
f
jσ†c
iσ+ -
* ,
∑
σ′
c
iσ† ′f
jσ′+ - − (
µ
c+ zJ 4
) ∑
i
c
iσ†c
iσ− ∑
j
λ
j* ,
∑
σ
f
jσ†f
jσ− 1 +
- .
(2.4)
z ( = 4) 最近接格子点数 。
2.3 平均場近似 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
2.3 平均場近似
平均場 ⟨ ∑
σ
f
jσ†c
iσ⟩ を考 。 、今 場合最近接格子点間 混成を表 2 位置 依存 演算子:
φ
ji= ∑
σ
f
jσ†c
iσ(2.5)
を導入 。 φ
jiを平均値 ⟨ φ
ji⟩ 平均値 周 揺 δφ
ji部分 分 、 φ
jiφ
†ji= (
⟨ φ
ji⟩ + δφ
ji) (
⟨ φ
†ji⟩ + δφ
†ji) ,
= ⟨ φ
ji⟩⟨ φ
†ji⟩ + ⟨ φ
ji⟩ δφ
†ji+ ⟨ φ
†ji⟩ δφ
ji+ δφ
jiδφ
†ji,
≃ ⟨ φ
ji⟩⟨ φ
†ji⟩ + ⟨ φ
ji⟩ (φ
†ji− ⟨ φ
†ji⟩ ) + ⟨ φ
†ji⟩ (
φ
ji− ⟨ φ
ji⟩ ) ,
= ⟨ φ
†ji⟩ φ
ji+ ⟨ φ
ji⟩ φ
†ji− ⟨ φ
†ji⟩⟨ φ
ji⟩.
、平均場近似 以下 求 :
H
M F= − t ∑
σ<i,j>
c
iσ†c
jσ− J 2
∑
σ<i,j>
⟨ φ
ji⟩ c
†iσf
jσ− J 2
∑
σ<i,j>
⟨ φ
ji⟩
∗f
jσ†c
iσ, (2.6)
+ J 2
∑
<i,j>
⟨φ
ji⟩⟨φ
ji⟩
∗− ∑
iσ
µc
†iσc
iσ− ∑
j
λ
j* ,
∑
σ
f
j†σf
jσ− 1 + - .
、
⟨ φ
ji⟩
∗≃ ⟨ f
j†σc
iσ⟩
∗= ⟨ c
†iσf
jσ⟩ = ⟨ φ
†ji⟩
∗(2.7)
、 µ = µ
c+
J8z。一般 φ
ji位置 j i 、 λ
jj 依存 、本研究 次 並進 対称 場合を考 :
⟨ φ
ji⟩ = φ
j−i, λ
j= µ
f. (2.8)
2.4 s 波、 d 波、 p 波 共存状態
伝導電子 局在 混成を表 ⟨ φ
ji⟩ 、球面調和関数 s , d
x2−y2, p
x, p
y軌道 同 対称性を 状 態を説明 。 、 φ
j−i図 6 次 4 種類 独立 。
ϕ
1= φ
j−i= φ
y, ϕ
2= φ
j−i= φ
x, ϕ
3= φ
j−i= φ
−y, ϕ
4= φ
j−i= φ
−x, (2.9)
2.4 s 波、 d 波、 p 波 共存状態 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
図
6 s波、
d波、
px波、
py波 同時 取 状態 局在 見 周 相互作用。
y軸 正方向 、右回
φ1,φ2,φ3,φ4置 。
図
7 (a)s波 状態 。
(b)d波 状態。
(c)px
波 状態。
(d)py
波 状態 。 局在 見 、
x
軸方向 隣接 伝導電子 相互作用
y軸方
向 隣接 伝導電子 相互作用 符号 決
。
を以下 線形結合 表 便利 。
φ
s= 1
4 (ϕ
1+ ϕ
2+ ϕ
3+ ϕ
4) , (2.10)
φ
d= 1
4 ( − ϕ
1+ ϕ
2− ϕ
3+ ϕ
4) , (2.11)
φ
x= 1
2 (ϕ
2− ϕ
4) , (2.12)
φ
y= 1
2 (ϕ
1− ϕ
3) . (2.13)
φ
s, φ
d, φ
x, φ
y、図 7 示 球面調和関数 s , d
x2−y2, p
x, p
y軌道 同 対称性を 、
s 波、 d 波、 p
x波、 p
y波 呼 。
2.5 平均場近似 対角化 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
2.5 平均場近似 対角化
( 2.10 )、( 2.11 )、( 2.12 )、( 2.13 )を用 変換 、平均場近似 以下
。
H
M F= ∑
k,σ
( ϵ
kc
k†σc
kσ− J [
cosk
x+ cos k
y] (
φ
s∗f
k†σc
kσ+ φ
sc
k†σf
kσ)
(2.14)
− J [
cosk
x− cos k
y] (
φ
d∗f
kσ†c
kσ+ φ
dc
k†σf
kσ) + i J sin k
x(
φ
pxc
k†σf
kσ− φ
px∗f
k†σc
kσ) + i J sin k
y(
φ
pyc
†kσf
kσ− φ
py∗f
k†σc
kσ)
− µc
†kσc
kσ− µ
ff
k†σf
kσ) + J N
( | φ
s|
2+ | φ
d|
2+ 1
2 | φ
x|
2+ 1 2 | φ
y|
2)
+ µ
fN .
∑
k
第一 内 和 。行列表示
H = ∑
kσ
( c
k†σf
kσ†) ( ϵ
k− µ − JY
k∗− J Y
k− µ
f) ( c
kσf
kσ)
+ J N
( | φ
s|
2+ | φ
d|
2+ 1
2 | φ
x|
2+ 1 2 | φ
y|
2)
+ µ
fN (2.15)
表 、 2 × 2 行列を対角化 、 H
M F= ∑
αkσ
E
αka
†αka
αk+ J N
( | φ
s|
2+ | φ
d|
2+ 1
2 | φ
x|
2+ 1 2 | φ
y|
2)
+ µ
fN (2.16)
独立 2 自由電子 帰着 。
a
+k= 1
√ 1 +
ϵk−JYµ−k∗E+k2
c
kσ+ (
ϵk−µ−E+k JYk
)
√ 1 +
ϵk−JµY−k∗E+k2
f
kσ(2.17)
a
−k= 1
√ 1 +
ϵk−JYµ−k∗E−k2
c
kσ+ (
ϵk−µ−E−k
JYk
)
√ 1 +
ϵk−JµY−k∗E−k2
f
kσ(2.18)
。 E
kαE
αk= ϵ
k− µ − µ
f2 + α ∆
k. (2.19)
2.6 混成近藤一重項 数値計算 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
、
∆
k= √
δ
k2+ J
2| Y
k|
2,
Y
k= γ
kφ
∗s+ д
kφ
d∗+ iA
kφ
∗x+ iB
kφ
y∗, δ
k= ϵ
k− µ + µ
f2 ,
ϵ
k= − 2γ
k, (2.20)
γ
k= cos k
x+ cos k
y, д
k= cos k
x− cos k
y, A
k= sink
x,
B
k= sink
y,
置 。熱力学 を求 以下 。
Ω = − k
BT ∑
αkσ
log (
1 + e
−βEαk) + J N
( | φ
s|
2+ | φ
d|
2+ 1
2 | φ
x|
2+ 1 2 | φ
y|
2)
+ µ
fN . (2.21)
、 N 格子点数、 N
c伝導電子数 。
2.6 混成近藤一重項 数値計算
混成近藤一重項 s 波、 d 波、 p 波 共存状態 数値計算方法を説明 。
有限温度 、熱力学 (2.21) 最小 状態 実現 。 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ , µ
f変分 、熱力学 最小 条件を求 以下 :
∂ Ω
∂φ
s= 0 , ∂ Ω
∂φ
d= 0 , ∂ Ω
∂φ
x= 0 , ∂ Ω
∂φ
y= 0 , ∂ Ω
∂µ
f= 0 , ∂ Ω
∂µ = −⟨ N
c⟩.
( 2.21 )を用 計算 、
φ
s= − J 2N
∑
kσ α
α f (E
αk) γ
k∆
kY
k∗, φ
d= − J
2N
∑
kσ α
α f (E
αk) д
k∆
kY
k∗, φ
x= − J
N
∑
kσ α
α f (E
αk) iA
k∆
kY
k∗, (2.22)
φ
y= − J N
∑
kσ α
α f (E
αk) iB
k∆
kY
k∗,
1 = 1 N
∑
kσ α
α
2∆ f (E
αk) (E
αk− ϵ
k+ µ ) ,
⟨ n
c⟩ = 1 N
∑
kσ α
f (E
αk) ( 1
2 + αδ
k2∆
k)
,
。 、 ⟨ n
c⟩ =
⟨NNc⟩、 f (E
αk) 分布 f (E
αk) =
eβEα1k+1。
6 個 方程式( 2.22 ) 自己無撞着方程式 。 6 個 方程式を満 φ
s, φ
d, φ
x, φ
yµ , µ
f値 求
解 。 φ
s, φ
d, φ
x, φ
yµ , µ
f10 個 実数 、 6 個 方程式( 2.22 ) 満 逐次
代入を繰 返 。具体的 計算手順を以下 示 。
2.6 混成近藤一重項 数値計算 2 正方格子拡張近藤格子 平均場近似
1. 乱数を用 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ, µ
f値を決定 、 6 個 方程式( 2.22 ) 右辺 代入 計算 。 2. φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ , µ
f値を 6 個 方程式 右辺 左辺 近 方向 変化 。
3. 変化 値 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ, µ
fを方程式( 2.22 ) 右辺 代入 計算 。
4. 6 個 方程式( 2.22 ) 相対誤差 10
−5範囲 入 計算を止 、 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ , µ
f値を 解 。以下 条件を示 :
|φ
mold− φ
mnew|
| φ
oldm| < 10
−5,
| µ
old− µ
new|
| µ
old| < 10
−5, (2.23)
| µ
oldf− µ
newf|
| µ
oldf| < 10
−5.
、 m m = s , d , x , y 。 new old 添字 、 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ , µ
f変化 前 後 値 意味 。(条件式( 2.23 ) 満 2 3 を繰 返 。)
1 4 を各温度 行 、各温度 φ
s, φ
d, φ
x, φ
y, µ , µ
fを決定 。
3 S 波 D 波 近藤一重項
3 s 波 d 波 近藤一重項
章 P. Ghaemi and T. Senthile 研究 [21] を行 。電子数密度 n = 1 、 s 波
d 波 状態 調 。
3.1 s 波 近藤一重項
図 8 近藤一重項 状態 s 波 状態を調 。
( 2.16 ) φ
d= 0 , φ
x= 0 , φ
y= 0 s 波 以下 求 : H
M F= ∑
αkσ
E
αka
†αka
αk+ J N |φ
s|
2, (3.1)
E
αk= ϵ
k− µ − µ
f2 + α ∆
k. (3.2)
∆
k∆
k= √
δ
k2+ J
2γ
k2| φ
s|
2, (3.3)
。
図
8近藤一重項
s波 。
3.2 s 波 近藤一重項 数値計算 3 S 波 D 波 近藤一重項
熱力学 を求 以下 。
Ω
s= − k
BT ∑
αkσ
log (
1 + e
−βEαk)
+ N | φ
s|
2. (3.4)
、 N ( = 10000) 格子点数、 N
c( = 10000) 伝導電子数 、電子数密度 n = 1( = N
c/ N ) 場合を考
。有限温度 熱力学 を最小 条件
∂ Ω
s∂ φ
s= 0 , ∂ Ω
s∂ µ
f= 0 , ∂ Ω
s∂ µ = −⟨ N
c⟩.
導 。 (3.4) を用
0 = J
2φ
s
∑
αkσ
f (E
αk) γ
k2∆
k+ 2 J N
, (3.5)
1 = 1 N
∑
αkσ
α
2∆
kf (E
αk) (E
αk− ϵ
k+ µ ) , (3.6)
⟨ N
c⟩ = ∑
αkσ
f (E
αk) ( 1
2 + αδ
k2∆
k)
. (3.7)
。
3.2 s 波 近藤一重項 数値計算
s 波 状態を数値計算 調 。 転移温度 T
cを決定 。式 (3.5) φ
s= 0 (3.8) 。 φ
s= 0 値 有限 値 0 温度 、転移温度 決定 出来 。図 9 転移温度 T
cを
、 (3.8) 値 0 近傍 外挿 事 転移温度を決定 。転移温度以下 、 φ
s有
限 値を取 、 (3.5) [] = 0 必要 。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 1 2 3 4 5 6
T
J
Tc