Exact diagonalization study on nonmagnetic impurity effects in high- superconductors

模型の不純物効果に対する数値的厳密対角化の研究

筒井 健二; 外山 篤*; 遠山 貴己*; 前川 禎通*

Tsutsui, Kenji; Toyama, Atsushi*; Toyama, Takami*; Maekawa, Sadamichi*

銅酸化物高温超伝導体の特異な効果に、CuサイトにNiやZn等を置換する不純物置換効果がある。特に最近の中性子散乱の実験より、Ni不純物置換によってキャリアーがNiサイトに捕獲されることが示唆されている。本研究では、銅酸化物高温超伝導体を記述する基本的な模型である模型を用い、Zn及びNi不純物サイトの軌道を露わに扱う。有限サイズの系のハミルトニアンを数値的に厳密に扱うことによって、不純物による電子状態の変化を議論する。その結果Niサイトにホールが実際に捕獲されることが理論的に明らかになった。

Substitution of impurities Zn and Ni for Cu in high- superconductors has attracted much attention. The recent neutron scattering experiment show that Ni doping traps holes in the vicinity of Ni sites. We theoretically examine the electronic state with impurity based on the model where impurity Zn and Ni 3 orbitals are explicitly treated. We carry out the numerically exact diagonalization method on small cluster. We find the region where a hole is trapped in the Ni site so that the effective hole concentration decreases and the ground state has strong antiferromagnetic correlations, as indicated from the experimental study.