Multipole ordering in -electron systems on the basis of a - coupling scheme

-結合描像に基づく電子系の多極子秩序の理論

久保 勝規 ; 堀田 貴嗣

Kubo, Katsunori; Hotta, Takashi

電子系の多極子秩序を格子構造に着目し、微視的な観点から調べた。そのために、まず-結合描像に基づいて、単純立方格子,体心立方格子,面心立方格子上の強束縛モデルを構築した。次に、これらのモデルの強結合極限での有効モデルを、電子の跳び移り積分に対する2次摂動論によって導出した。これらの有効モデルに対して平均場近似を適用した結果、格子構造に依存して異なる多極子秩序状態が実現することがわかった。単純立方格子ではの反強四極子転移がある温度で起こり、さらに低温で強磁性転移が起こる。体心立方格子ではの反強八極子転移が最初に起こり、さらに強磁性転移が起こる。面心立方格子では縦型の三重変調したの八極子転移が起こる。

We investigate microscopic aspects of multipole ordering in -electron systems with emphasis on the effect of lattice structure. For the purpose, we construct -electron models on three kinds of lattices, simple cubic (sc), bcc, and fcc, in a tight-binding approximation on the basis of a - coupling scheme. Then, an effective model is derived in the strong-coupling limit for each lattice with the use of second-order perturbation theory with respect to . By applying mean-field theory to such effective models, we find multipole ordered states depending on the lattice structure. For the sc lattice, a antiferro-quadrupole transition occurs at a finite temperature and at further lowering temperature, we find another transition to a ferromagnetic state. For the bcc lattice, a antiferro-octupole ordering occurs first, and then, a ferromagnetic phase transition follows it. Finally, for the fcc lattice, we find a single phase transition to the longitudinal triple- octupole ordering.