未来物質領域M1コロキウム 2011年11月9日 第1発表者
鹿野 達夫(吉田研究室)
佐藤 和則
First-principles calculation of electronic structure of YBa2Cu3O6+y by using the self-interaction correction method
First-principles electronic structure calculation is now recognized as reliable and useful tool for predicting physical property of materials. Recently, even computational materials design is proposed based on the first-principles calculations [1]. This is mainly due to the success of the local density approximation (LDA) in the density functional theory. In many cases the LDA gives reasonable prediction of the electronic structure of materials, however, for some systems it fails to reproduce the experimental results. One of the typical examples is the transition metal oxide systems such as the cuprate superconductor YBa2Cu3O6+y (YBCO). YBCO is a high-Tc superconductor. Since it was discovered in 1987, it has been investigated very actively [2]. So far, many electronic structure calculations were performed [3, 4] and it was found that the LDA did not reproduce the electronic structure, magnetism and band gap energy of this material. In this study, I use the self-interaction correction (SIC) method to calculate the electronic structure of the YBCO [5-7]. In particular, by combining the SIC to the Korringa-Kohn-Rostoker coherent potential approximation (KKR-CPA) method [7] I will try to calculate doping dependence of the magnetic properties of the YBCO systems. In the presentation, I will explain what is first-principles calculation and show how the self-interaction correction improves a description of the electronic structure. Then, I will introduce some preceding SIC calculations on YBCO systems [3], and explain my future work.
YBa2Cu3O6+yの自己相互作用補正法による電子状態計算
現在、第一原理電子状態計算は物性を予測するのに有用で信頼できるものだと認識されている。近頃第一原理計算に基づいた計算機マテリアルデザインが提案されている[1]。 これは主に密度汎関数法の局所密度近似(LDA)の成功に因るものである。多くの場合、LDAは物質の電子状態に対する正当な予測をあたえるが、ある系では実験結果をうまく再現することができない。 その典型例の１つとして銅酸化物超伝導体であるYBa2Cu3O6+y(YBCO)のような遷移金属酸化物が挙げられる。 YBCOは高温超電導体で、1987年に発見されて以来盛んに研究されてきた [ 2]。これまで多くの電子状態計算が行われてきて[3, 4]、LDAによる計算では電子構造・磁性・バンドギャップエネルギーについて 実験結果を再現できないことが分かっている。 この研究において私は自己相互作用補正(SIC)法[5-7]を用いてYBCOの電子状態計算を行う。特にSICとKorringa-Kohn-Rostokerコヒーレントポテンシャル近似(KKR-CPA)法[7]を組み合わせて用いる。 YBCOの磁性状態のドーピング依存性を計算していく予定である。 この発表では先ず第一原理計算について説明し、どのようにSICが電子構造の描写を改善するかを示す。そしてSICを用いたYBCOの先行研究[3]について紹介し、私のこれからの研究について述べる。
1. 笠井秀明，赤井久純，吉田博 編 ;「計算機マテリアルデザイン」（大阪大学出版会）
2 .W. E. Pickett; Rev. Mod. Phys. 61, 433 (1989)
3 .G. M. Lopez, A. Filippetti, M. Mantega, and V. Fiorentini; Phys. Rev. B82, 195122 (2010)
4 .L. S. Elfimov et al; Phys. Rev. B77, 060504(R) (2008)
5. J. P. Perdew, A. Zunger; Phys. Rev. B23 5048 (1981)
6. A. Filippetti and N. A. Spaldin; Phys. Rev. B67, 125190 (2003)
7. M. Toyoda et al.; Physica B 376, 647 (2006)