Study of ferromagnetism in the strongly correlated electron systems

Abstract

For a one-dimensional Hubbard model with two energy bands, the condition for the appearance of ferromagnetism was determined for N(sub e) less than or equal to N(sub L)/2 (quarter-filled case). The ground state of the system was examined changing the parameters by means of the density matrix renormalization-group method. It was shown that there is no ferromagnetic phase transition in the single-band Hubbard model in infinite dimensional hypercubic lattice. In order to clarify the effects of orbital degeneracy and accompanying Hund coupling, the Hubbard model with doubly degenerate orbitals on the same lattice was studied. For treating the interactions at the impurity site correctly, the quantum Monte Carlo technique based on Hirsch-Fye algorithm was utilized. The Green function of the effective medium was determined in a self-consistent manner. The uniform susceptibility for all cases of parameters increases with decreasing temperature. It seems that a ferromagnetic transition occurs for the inter-electronic interaction parameter U equals to eight, if the obtained data are extrapolated to lower temperatures. But it is not still uncertain from the present data whether the ferromagnetism is realized in this case.

2つのエネルギー帯を持つ1次元ハバード模型について、平坦ではないエネルギー帯の場合における強磁性出現の条件を、電子数N(sub e)≦N(sub L)/2(4分の1充填)で決定した。系の基底状態を密度行列くりこみ群法によりパラメータを変えながら調べた。無限次元の超立方格子における単一バンドのハバード模型に強磁性相がないことを示した。軌道縮退とそれに伴うフント結合の効果を明らかにするために、2重縮退軌道のあるハバード模型を同じ格子について検討した。不純物サイトでの相互作用を正しく取り入れるために、Hirsch-Fyeアルゴリズムに基づき量子モンテカルロ法を用いた。有効媒質のグリーン関数を、自己無撞着に決定した。一様な磁化率は、調べたどのパラメータの場合にも、温度の低下と共に増大する。電子間相互作用パラメータU=8で、低温に外挿することにより、強磁性相転移が起こるようである。しかし、現在のデータでは、強磁性が実現するか否か明らかではない。