論文

銅酸化物超伝導体の電子状態を、第一原理クラスター法を用いて研究した。計算結果を基に、超伝導の新しい機構の可能性を議論した。

高温超伝導体であるLa-Sr-Cu-OおよびNd-Ce-Cu-O系のスピン状態を研究した。クラスター法により、前者で低スピン・高スピンの転移が生じること、後者では高スピン状態が出現し続けることを結論づけた。

銅酸化物高温超伝導体の電子状態を「多配置自己無同着法」を用いた第一原理計算によって調べた。ホール・ドープ系と電子ドープ系を比較し、ドープ量に対する相図をそれぞれに対して提案した。

高温超伝導体であるLa-Sr-Cu-O系の転移点において、頂点酸素の果たす役割に注目し、電子状態の対称性の転移を伴う可能性を示した。

電子ドープの高温超伝導体であるNd2CuO4の電子状態を研究した。クラスター法を応用して相関効果を取り入れ、スピンの反強磁性結合と電子ドープ後の電子状態を議論した。

補償されたSi:P系のアンダーソン局在状態を調べた。電子状態を数値シミュレーションで解明し、非補償系との違いとその電子比熱、スピン帯磁率への影響を解明した。

ホール・ドープの高温超伝導体における相関効果をクラスター・シミュレーションを行って調べた。反強磁性結合の大きさを見積もり、その電子状態への影響を明らかにした。

Si:Pの非補償系でのアンダーソン局在状態において相関効果を研究した。「多配置自己無同着法」によって電子状態の解明をし、電子比熱、スピン帯磁率の実験結果の説明を行った。

強相関ランダム系を扱う新しい計算方法として「多配置自己無同着法」を提案し、Si:P中のアンダーソン局在状態に応用した。電子が2つずつペアを組む相関が重要であることを、第一原理計算で初めて示した。

Si:Pにおける金属絶縁体転移に対し、数値シミュレーションによる研究を行った。絶縁体側から転移点に近づくにつれて電子相関が遮蔽効果で弱まることを示し、それが電子比熱に反映することを明らかにした。

半導体量子ドットで作成される人工原子の性質について、理論計算の結果を報告した。多体の電子状態と電気伝導度の計算、人工分子の特性、近藤効果の性質等を紹介した。

半導体量子ドットは離散準位の分布に殻構造を持ち、それが伝導特性に影響を与える。有限な量子系での殻構造に関しては超微粒子の研究によって以前から研究されてきたが、両者を比較して、共通性と量子ドット特有の性質を指摘した。クーロン振動の数値計算と実験結果との一致を紹介した。

複数準位のある量子ドットの非平衡輸送特性を研究した。温度およびバイアス電圧の関数として、電流と位相消失過程を系統的に調べた。ある条件下では位相を保存する輸送過程が抑制されるが、それは２種類のvirtual processが互いに負の干渉を起こすためである。

量子ドットダイマーの電気伝導度の振舞いについて議論した。電子間相互作用がない場合と、それが十分に強く低温で近藤状態を示す場合を比較すると、両者の特性に著しい共通性があることを指摘した。

半導体量子ドットで作られる人工原子、人工分子の理論計算について報告を行った。クーロン振動への多体効果の反映、位相消失問題をグリーン関数による計算法の視点から議論した。また原子スケールの量子ドットの示す新しい現象の可能性を提案した。

高磁場下における量子ドット中の電子状態を厳密対角化の方法で調べた。ある磁場領域で電子のスピンが完全に揃った状態 (Maximum Density Droplet)が出現する。その領域は電子数の増加とともに狭くなるが、これは実験結果と良く一致した。さらに高磁場側では電子相関の非常に強い基底状態が実現する。その強い相関効果はクーロン振動のピーク値を抑制することを示した。

ダブル量子ドット系の電気伝導度について、近藤効果が生じる低温での振舞いを調べた。ドット間の結合が弱い場合、それぞれのドットがリードとの間で近藤準位を形成し、それらの間のホッピングで輸送特性が支配される。ドット間の結合が強い場合には近藤準位の分裂が見られることを示した。

量子ドット中に複数の準位がある場合、電気伝導に伴ってドットの電子状態が変化する場合とそうでない場合がある。前者は伝導電子の位相消失の原因になる。我々はそれぞれの過程での電流を別々に計算し、位相消失の起こる割合を計算した。高次のトンネル過程を取り入れて、近藤効果に類似の準位間混合の効果も見出した。