In this article, theoretical aspects of the newly discovered iron pnictide superconductors are reviewed. First we present the effective model, which turns out to contain all five 3d orbitals. Then we show how the nesting of the disconnected sheets of the Fermi surface can result in multiple modes of spin fluctuations. When one of the spin fluctuation modes dominate, the superconductivity has an s-wave symmetry where the gap changes sign between different sheets of the Fermi surface. On the

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... hand, when the spin fluctuation modes compete with each other, d-wave pairing becomes competitive or even dominates over s-wave pairing. We explain how the lattice structure may affect the Fermi surface and thus the T c as well as the competition between different pairing symmetries. [iron pnictides, band structure, Fermi surface, spin fluctuations, pairing symmetry, lattice structure] . はじめに 東京工業大学・細野グループによる鉄ニクタイド 系化合物における超伝導の発見[1]は物性物理学の 世界に新しい旋風を巻き起こした[2 4]。その T c は 現段階で 55 K[5]にまでのぼり,銅酸化物に次ぐ高 温超伝導体となっている。鉄原子が正方格子上にな らび, 層状構造を持つ 3d 電子系であるなど,銅酸 化物との類似点も見られる一方,後述するように本 質的に多軌道系であることなど,異なる点も多い。 また,後述する実験において非従来型超伝導の可能 性が示唆されることやフォノン媒介機構による理論 計算で高い T c が理解できないこと[6]から,なんら かの電子的なペアリング・メカニズムによる非従来 型超伝導の可能性がある。このような場合,理論的 には低エネルギーの電子状態を記述する有効模型を 構築し,その模型において超伝導機構を調べる必要 がある。本稿では,まず鉄ニクタイド系の電子状態 を記述する有効模型について説明し,そこで現れる 非連結なフェルミ面のネスティングによって生ずる 「スピン揺らぎ」が媒介する超伝導について説明す る。そして,このような超伝導が,元素置換や高圧 印加等による構造の微妙な変化によって,どのよう な影響を受け得るかについて述べることとする。 . バンド構造と有効模型 物質のバンド構造を理解することは,その物質の 物性を理解するための重要なステップとなる。鉄ニ クタイド化合物については,2006 年に T c ~5 K の 超伝導が発見された LaFePO [7]について,すでに Lebegue によってバンド計算[8]がなされていたが, フッ素ドープされた LaFeAsO における超伝導の発 表後,すぐにこの物質のバンド計算が Singh et al.