電荷移動錯体における電場変調分光法による強誘電ドメイン観察

Research Project

Project/Area Number	16654049
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Condensed matter physics I
Research Institution	Nagoya University (2005) The University of Tokyo (2004)
Principal Investigator	岸田英夫名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40311633)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000) Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	電荷移動錯体 / 強誘電性 / ドメイン構造 / 電場変調分光 / TTF-CA / ドメイン観察
Research Abstract	本研究の目的は、電荷移動型有機錯体における強誘電ドメインパターンおよびその電場下の運動を実空間上で観察し、ダイナミクスを明らかにすることである。ドナー性分子とアクセプター性分子からなる有機錯体結晶の中には、ドナー・アクセプター間で電荷移動が生じてイオン結晶になる物質群がある。イオン性的な結晶においては、各分子に一つずつの孤立スピンが存在するために、スピンパイエルス機構によりドナーとアクセプターが対を形成する。正電荷をもつドナーと負電荷をもつアクセプターが一次元軸に沿って対を形成するために強誘電体になる。強誘電分極の方向は一次元軸に対し正負の二通りのみが許される。その結果、分極の向きが180度異なるドメインがモザイク状に配列する。この180度ドメイン同士の境界であるドメイン壁は電荷を持ち、電場によって移動するキャリアとして振舞う可能性がある。前年度までに整備した顕微鏡下電場変調測定系を用いて、テトラチアフルバレン-クロラニルTTF-CAにおける電場印加下のドメイン変形の動的な振る舞いを研究した。具体的には、電場強度に対する強誘電ドメインの変形の様子を観察した。試料に印加する電場を徐々に強くすると、低電場では静止していたドメイン壁が、閾値(2kV/cm)を越えると運動をはじめ、10kV/cm近傍では結晶全体にわたり運動することが明らかになった。閾値が存在することからドメイン壁はピニング効果を受けていることが分かった。電場を下げるとドメインパターンは元に戻ることから、ドメインパターンをきめるピニングは結晶作成時に導入される外的要因の可能性がある。また隣り合う一次元鎖のドメイン壁はほぼ同じ場所に位置し同じダイナミクスを示す。このことから、ドメイン壁同士が何らかの相互作用を及ぼしていることも明らかになった。このように、電荷移動型有機錯体における強誘電パターンと電場下の運動を明らかにすることに成功した。