Mott絶縁体の光誘起キャリアによる金属・絶縁体転移

• Project/Area Number: 12046211
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 社本 真一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90235698)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶谷 剛 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80134039) ; 宮崎 譲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40261606) ; 小野 泰弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30211832)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: Mott絶縁体 / 金属・絶縁体転移 / 軌道フラストレーション / 相分離 / 光誘起キャリア / 強磁性

Research Abstract

研究室所有のArレーザーが発光しなくなったことから,当初の計画を見直し,EPRや中性子散乱を用いたd^1系モット・ハバード型絶縁体の研究を行いました.例えば,d^1系モット・ハバード型絶縁体であり,パイロクロア構造をとるLu_2V_2O_7の強磁性の起源を,実験から得たパラメーターを用いて明らかにしました.この系は,軌道が完全に反強的に配列するK2CUFなどとは異なり,パイロクロア格子を反映し,軌道が完全には反強的に配列できず,フラストレーションを解消するように,互いに約109度の配列することです.これはまさに2次元3角格子の120度構造に対応した新しい軌道配列パターンと言えます.この構造で強磁性が実現することがわかりました.また京都大学化研高野教授のグループに協力していただき,Lu_2Cr_2O_7の合成を行い,その結晶構造パラメーターを決定し,eg軌道に2個の電子が入ることがわかりました.その他にY_<1-x>Ca_xTiO_3系の粉末試料を広島大学先端研伊賀助教授らにいただき,我々が中心となり,絶対値によるPDF局所構造解析に日本国内で初めて成功しました。さらにx=0.39の試料では体温付近で相分離を起こすことを発見しました.これはセラミックスとしては非常にまれな現象です.
その他の成果として,分極関数の特異性を反映して,電子構造と相関してMO_6八面体(M;遷移金属)の傾きの秩序化が生じることを提案しました.これはツインやミクロな混合相の秩序化が電子系の不安定さに起因して起こることを説明します.今までのCDW系とは異なる強い共有結合ネットワーク系における新しい形の電子系と結合した構造歪みを初めて提案したものです.

Research Products

• [Publications] K.Takenaka et al.: "Anisotropic optical spectra of BaCo_<1-x>Ni_xS_2 : Effect of Ni substitution on the electronic structure of the Co_<1-x>Ni_xS plane"Physical Review B. 63. 115113-115120 (2001)
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Structures of Layered Superconductor Li_<0.19>ZrNBr and the Parent Compound β-ZrNBr"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 283-285 (2001)
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Phonon Density of States of Double Honeycomb Lattice Superconductors Studied by AGNES"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 286-288 (2001)
• [Publications] T.Yokota et al.: "Non-rigid-band filling in electronic structure of Na-intercalated β-HfNCl"Physical Review B. 64. 153107-153110 (2001)
• [Publications] T.Sato et al.: "Evolution of Metallic States from Hubbard Band in Two-Dimensional Mott-System BaCo_<1-x>Ni_xS_2"Physical Review B. 64. 75103-75108 (2001)
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Substitution Effects on Ferromagnetic Mott Insulator Lu_2V_2O_7"Journal of Physics and Chemistry of Solids. (in press).
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Light-induced Metal-Insulator Transition in Lu_2V_2O_7"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 621-2. 325-329 (2000)
• [Publications] S.Shamoto: "Possible Origin of Coexistence of Charge Ordering with Local Tilt Disorder"Physica C. 341-348. 1999-2000 (2000)
• [Publications] S.Sugai et al.: "Raman and infrared studies of the metal-insulator transition in BaCo_<1-x>Ni_xS_2"Physica B. 281-282. 627-628 (2000)
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Magnetic Susceptibility in 2D Superconductor Na_xHfNCl System"Mol.Cryst.and Liq.Cryst.. 341. 515-520 (2000)
• [Publications] S.Shamoto et al.: "Pressure Effect and Neutron Scattering Study on A_xHfNCl (A ; Alkali Metals and Organic Molecules)"Physica C. 341-348. 747-748 (2000)
• [Publications] S.Yamanaka et al.: "Substitution and cointercalation effects on superconducting electron-doped layer structured metal nitride halides"Physica C. 341-348. 699-702 (2000)