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!!!2011年 冬学期 第7回 物性セミナー
!!講師 有田亮太郎氏(東京大学大学院工学系研究科)
!!題目 層状窒化物超伝導体に対する超伝導密度汎関数理論による解析
!!日時 2011年 12月 16日(金) 午後4時30分
!!場所 16号館 827
!アブストラクト
層状窒化物超伝導体(MNX, M=Ti, Zr, Hf, X=Cl, Br, I)は、90年代後半に
広島大学の山中グループによって発見された超伝導体である。母物質は
バンド絶縁体であるが、層間にアルカリ金属をインタカレートすること
で電子がドープされ、超伝導体となる。この系では最高で25.5Kという
きわめて高い転移温度を持つ超伝導状態が実現するものの、air sensitive
で単相の試料が作りにくいという事情もあって、未解明な問題が数多く
残されている。特に、この系がMigdal Eliashberg理論の枠内で記述される
従来型の超伝導体なのか、exoticな機構が働く非従来型機構の超伝導体
なのか、という基本的な部分について決定的な理解が得られていない。
第一原理計算による解析では、通常、electron-phonon coulpingを見積
もってMcMillanの公式に代入し、実験の転移温度が再現されるかを検証する。
例えば、鉄系超伝導体の場合は、electron-phonon coulpingが非常に弱く、
この方法で従来型の機構がいち早く否定された。しかしながら、層状窒化
物超伝導体の場合は、electron-phonon coulpingがそれほど弱い
というわけではないので、電子間相互作用をあらわすmu*という経験的な
パラメータの値次第で結論が変わってしまう。
そこで、この問題を、経験的なパラメータを含まない方法論である、
超伝導密度汎関数理論によって考察した。通常、密度汎関数理論は電子
密度によって定式化されるが、超伝導密度汎関数理論では電子密度に
加えて超流動密度が考慮される。我々の結果は、層状窒化物超伝導体は
教科書的なMigdal Eliashberg理論の枠組みだけでは説明が難しいことを
示唆している。
講演では、現行の超伝導密度汎関数理論において、どのようにして準粒子
のdamping効果や遅延効果が考慮されているか、どのあたりに方法論として
問題点があるか、将来、銅酸化物高温超伝導体などの非従来型超伝導を
取り扱うとしたら交換相関汎関数にどのような拡張をしなければならないか、
などについて、個人的な私見を含めて議論したい。
本研究は、明石遼介、中村和磨、今田正俊各氏との共同研究である。
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