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論文

Nonmonotonic temperature dependence of thermopower in strongly correlated electron systems

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

Physical Review B, 84(15), p.153107_1 - 153107_4, 2011/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.45(Materials Science, Multidisciplinary)

We examine the temperature dependence of thermopower in the single band Hubbard model using dynamical mean-field theory. The strong Coulomb interaction brings about the coherent-to-incoherent crossover as temperature increases. As a result, the thermopower exhibits non-monotonic temperature dependence and asymptotically approaches values given by the Mott-Heikes formula. In the light of our theoretical result, we discuss the thermopower in some transition metal oxides. The magnetic field dependence of the thermopower is also discussed.

論文

Thermoelectric response in the incoherent transport region near Mott transition; The Case study of La$$_{1-x}$$Sr$$_x$$VO$$_3$$

打田 正輝*; 大石 晃史*; 松尾 まり; 小椎八重 航*; 小野瀬 佳文*; 森 道康; 藤岡 淳*; 宮坂 茂樹*; 前川 禎通; 十倉 好紀*

Physical Review B, 83(16), p.165127_1 - 165127_5, 2011/04

 被引用回数:30 パーセンタイル:74.64(Materials Science, Multidisciplinary)

We report a systematic investigation on the high-temperature thermoelectric response in a typical filling-control Mott transition system La$$_{1-x}$$Sr$$_x$$VO$$_3$$. In the vicinity of the Mott transition, incoherent charge transport appears with increasing temperature and the thermopower undergoes two essential crossovers, asymptotically approaching the limit values expected from the entropy consideration, as known as Heikes formula. By comparison with the results of the dynamical mean field theory, we show that the thermopower in the Mott critical state mainly measures the entropy per charge carrier that depends on electronic degrees of freedom available at the measurement temperature. Our findings verify that the Heikes formula is indeed applicable to the real correlated electron systems at practical temperatures (T$$>$$200K).

口頭

Magnetic field dependence of thermopower in strongly correlated electron systems

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

no journal, , 

The cobalt oxides, Na$$_{x}$$CoO$$_{2}$$ have a large thermopower due to an entropy transport by the degrees of freedom of electron's spin and orbital as characteristics of strongly correlated electron systems. Wang et al. observed much larger magnetic field response of thermopower of Na$$_{x}$$CoO$$_{2}$$ at low temperatures than usual metals. Motivated by their observation of the huge magnetic field response of thermopower, we investigate theoretically effects of strong correlation between electrons on the field response of thermopower at low temperatures. We study magnetic field dependence of the Seebeck coefficient of the single band Hubbard model using Dynamical Mean Field Theory and non-crossing approximation as one-site Anderson impurity solver. Our results show that the strong Coulomb interaction derives a narrow quasi-particle band structure and a large response of the Seebeck coefficient to magnetic field.

口頭

熱起電力の磁場依存性に対する電子相関効果

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

no journal, , 

電子相関の強い系では、電子の運ぶスピン・軌道自由度によるエントロピー輸送が熱起電力に寄与し大きな熱起電力を生み出すことが示されている。このような中、大きな熱起電力を持つことで知られるコバルト酸化物において、低温で熱起電力の大きな磁場依存性が観測された。本研究では、強い電子相関が、熱起電力の磁場効果において、どのような影響をもたらすかに着目し、ハバード模型を用いて熱電応答係数の磁場依存性を調べてきた。計算には動的平均場理論(DMFT)を用いた。これまで1サイト不純物問題のソルバーとして、Iterative perturbation theory(IPT)を用いて、熱電応答の磁場依存性を調べてきた。この近似理論は、電子相関を過小に評価する傾向があるため、強相関領域における精度の低下が著しい。そこで今回、強結合極限からの展開であるNon-crossing approximation(NCA)をソルバーとして用い、より強い相関を含む系における熱電応答の計算を行った。これまでの結果との比較を通して、熱電応答の磁場依存性において強い電子間相関がもたらす効果について議論をする。

口頭

Electron correlation effect on temperature and magnetic-field dependences of thermopower

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

no journal, , 

We theoretically investigate the temperature ${it T}$ and the magnetic field dependences of thermopower. To focus on the strong electron correlation, the Hubbard model is solved in the dynamical mean field theory with the non-crossing approximation impurity solver. The thermopower shows a non-monotonic behavior as a function of ${it T}$ and asymptotes to the high-${it T}$ values given by the Heikes formula, depending on the ratio of Coulomb repulsion and ${it T}$. The large response to the magnetic-field, which is observed in the cobalt oxides, can be associated with the sharp quasiparticle peak intrinsic to the strongly correlated electron system. We discuss the effect of orbital degeneracy, which is another key factor to enhance the thermopower in the correlated system.

口頭

軌道縮退をもつ強相関電子系における熱起電力

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

no journal, , 

コバルト酸化物NaCoO$$_{2}$$は大きな熱起電力を持つことで知られる物質である。その巨大な熱起電力の起源として、電子相関の強い系では、電子の運ぶスピン・軌道自由度によるエントロピー輸送の熱起電力への寄与が提案されており、2つの高温極限においてドーピングとスピン・軌道自由度に依存した熱起電力の式が示されている。本研究では、強い電子相関に着目し、ハバード模型をもちいて熱電応答係数の温度依存性を広い温度領域にわたって調べてきた。計算には動的平均場理論(DMFT)を用いた。DMFTは電子相関を非摂動的に取り込みながら、コヒーレントとインコヒーレントの両部分を扱うことができる手法である。1サイト不純物問題のソルバーとしては、強結合極限からの展開であるNon-crossing approximation(NCA)を用いている。前回の学会では、1軌道ハバード模型における熱起電力が温度とともに非単調に振る舞うことを示し、2つの高温極限の式によって与えられる値にそれぞれ漸近する様子を示した。今回は、ハバード模型に軌道自由度を取り込み、軌道の効果が与える熱電応答の温度依存性への寄与について議論を行う。

口頭

動的平均場理論を用いた多軌道ハバード模型の熱起電力の研究

松尾 まり; 岡本 敏史*; 小椎八重 航*; 森 道康; 前川 禎通

no journal, , 

遷移金属酸化物に代表される強相関電子系は、高効率熱電材料の探索に新たな可能性を与えるものとして、注目を集めている。強相関電子系が示す巨大な熱起電力の起源として、電荷・スピン・軌道自由度が与えるエントロピー輸送への寄与が提案されている。この理論は、La$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$VO$$_{3}$$ に観測される熱起電力の非単調な温度依存性に見られる高温側の漸近的な振る舞いをよく説明する。本研究では、これまでの計算を拡張し、多軌道ハバード模型における熱電応答係数の温度依存性を広い温度領域にわたって調べた。解析手法として動的平均場理論を用いた。この手法は電子相関を非摂動的に取り込みながら、コヒーレントそしてインコヒーレントな電子状態の両部分を同時に取り扱うことができる手法である。また1サイト不純物問題のソルバーとして、強結合極限からの展開であり複雑な相互作用に対応することが可能な非交差近似を用いた。講演では、熱電応答の温度依存性にみる、軌道間の交換相互作用並びに結晶場分裂の役割について議論する。

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