Spin, charge, and orbital correlations in the one-dimensional -orbital Hubbard model

一次元軌道ハバード模型のスピン・電荷・軌道相関

Xavier, J. C.*; 大西 弘明  ; 堀田 貴嗣; Dagotto, E.*

Xavier, J. C.*; Onishi, Hiroaki; Hotta, Takashi; Dagotto, E.*

一次元軌道ハバード模型の基底状態におけるスピン・電荷・軌道相関関数を、相互作用パラメータ及び電子数を変化させた場合について、密度行列繰り込み群法を用いて系統的に解析した。まず、コバルト酸化物を念頭に、電子数=5の場合について調べた。その場合、相互作用の大きさを変化させると、非磁性絶縁相と強磁性相の間で一次相転移が起こることがわかった。また、フント結合がゼロの極限では対称性が存在するが、フント結合が弱い領域でも、この特殊な対称性の名残として、四倍周期のスピン・軌道状態が実現することがわかった。さらに、電子及びホールドープによって電子数を=5から変化させた場合には、絶縁的な状態から金属的な状態へと変化することがわかった。

We present the zero-temperature phase diagram of the one-dimensional -orbital Hubbard model, by using the density-matrix renormalization group and Lanczos techniques. Emphasis is given to the case for the electron density =5, of relevance to Co-based compounds. Several other cases for electron densities between =3 and 6 are also studied. At =5, our results indicate a first-order transition between a paramagnetic (PM) insulator phase and a ferromagnetic (FM) state by tuning the Hund's coupling. The results also suggest a transition from the =5 PM insulator phase to a metallic regime by changing the electron density. The behavior of the spin, charge, and orbital correlation functions in the FM and PM states are discussed.