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Photoemission study of Mott transition with orbital order

Research Project

Project/Area Number 16K05445
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Yoshida Teppei  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (10376600)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) Miyasaka Shigeki  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70345106)
Maeno Yoshiteru  京都大学, 理学研究科, 教授 (80181600)
Research Collaborator Ootsuki Daiki  
Shibata Daisuke  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords強相関電子系 / 光電子分光 / 金属絶縁体転移 / 軌道秩序 / 物性実験
Outline of Final Research Achievements

We have performed photoemission studies of transition metal vanadium and ruthenium oxides with strongly correlated t2g electrons in order to clarify the electronic structure in the vicinity of Mott transition with orbital order. In vanadium oxides Na1-xSrxVO3, we have observed pseudogap near the Mott transition. Using phenomenological self-energy, we have successfully reproduced the shape of spectra with pseudogap. In Ca2RuO4 which shows insulator-to-metal transition with inducing electric field, we have performed photoemission spectroscopy measurement under electric field. We have observed the decrease of the Mott gap with increasing current. The observed gap value is quantitatively consistent with the value estimated from the current-voltage characteristic of the sample.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モット転移近傍の相関の強い電子状態は多体現象のため理解が難しく、電子状態を記述する有効モデルの構築は物性物理の重要な課題である。本研究ではバナジウム酸化物のモット転移近傍で、高温超伝導体と同様に多体現象の表出である擬ギャップが存在することを初めて示した。またルテニウム酸化物においては、電流による金属化がモットギャップの減少であることを直接的に示すことに成功した。これらの結果は、多体電子系を記述する基礎となり、また強相関電子系で電流を流したときの非平衡系の物理に影響を与えると考えられる。これらの強相関電子の挙動を理解する研究成果は、強相関の特性を考慮した素子の開発において有用であるといえる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Observation of a Pseudogap in the Vicinity of the Metal-Insulator Transition in the Perovskite-type Vanadium Oxides Nd1-xSrxVO32018

    • Author(s)
      Shintaro Yamamoto, Daiki Ootsuki, Daiya Shimonaka, Daisuke Shibata, Kenjiro Kodera, Mario Okawa, Tomohiko Saitoh, Masafumi Horio, Atsushi Fujimori, Hiroshi Kumigashira, Kanta Ono, Eiji Ikenaga, Shigeki Miyasaka, Setsuko Tajima, and Teppei Yoshida
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 87 Issue: 2 Pages: 024708-024708

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.024708

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ca2RuO4の電場印加下の軟X線吸収・発光分光2019

    • Author(s)
      高須賀幸恵, 柴田大輔, 大槻太毅, Chanchal Sow, 米澤進吾, 前野悦輝, 中村文彦, 宮脇淳, 山添康介, 塚田智幸, 原田滋久, 吉田鉄平
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 軟X線吸収・発光分光によるCa2RuO4の電場印加下電子状態観測2019

    • Author(s)
      高須賀幸恵, 柴田大輔, 大槻太毅, Chanchal Sow, 米澤進吾, 前野悦輝, 中村文彦, 宮脇淳, 山添康介, 塚田智幸, 原田滋久, 吉田鉄平
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 軟X線顕微光電子分光によるCa2RuO4の電場印加下電子状態観測2018

    • Author(s)
      高須賀幸恵, 柴田大輔, 大槻太毅, Chanchal Sow, 米澤進吾, 前野悦輝, 中村文彦, 永村直佳, 吉田鉄平
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Hard X-ray Photoemission Spectroscopy of Ca2RuO42018

    • Author(s)
      吉田鉄平
    • Organizer
      基盤S研究会「NESS 2018 (Kyoto) Non-Equilibrium Steady States in Correlated Materials」
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 強相関電子系の電場印加光電子分光2018

    • Author(s)
      吉田鉄平
    • Organizer
      新学術領域「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」 第10回トポロジー連携研究会「非平衡系・非エルミート系の新奇量子現象」
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 電場印加下光電子分光による物性研究2018

    • Author(s)
      大槻太毅
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Ca1-xYxV2O4の金属絶縁体転移近傍の電子状態2017

    • Author(s)
      川本雅人
    • Organizer
      日本物理学会第72回(2017年)年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-20
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 光電子分光によるNd1-xSrxVO3の金属絶縁体転移近傍における擬ギャップ構造の観測2017

    • Author(s)
      大槻太毅
    • Organizer
      日本物理学会第72回(2017年)年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-20
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 硬X線光電子分光によるCa2RuO4の電子状態の温度及び電場依存性2017

    • Author(s)
      柴田大輔
    • Organizer
      日本物理学会第72回(2017年)年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 電場印加硬X線光電子分光によるCa2RuO4の電子状態の研究2017

    • Author(s)
      柴田大輔,下中大也,川本雅人,大槻太毅,吉田鉄平,池永英司,保井 晃,Chanchal Sow,米澤進吾,前野悦輝
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 強相関電子系の電場印加光電子分光2017

    • Author(s)
      吉田鉄平
    • Organizer
      基盤(S)「直流電場・電流:強相関電子系の新しい制御パラメータ」キックオフ研究会
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Ca2RuO4の電場印加光電子分光2017

    • Author(s)
      吉田鉄平
    • Organizer
      PF研究会「「次世代光源で拓かれる光電子分光研究の将来展望」」
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Bias-induced electronic states of Ca2RuO4 observed by hard x-ray photoemission spectroscopy2016

    • Author(s)
      吉田鉄平
    • Organizer
      基盤(A)「非平衡状態の創り出す強相関電子系の新現象」第2回研究会
    • Place of Presentation
      久留米工業大学
    • Year and Date
      2016-11-12
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      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 電場印加硬X線光電子分光によるCa2RuO4の金属絶縁体転移の観測2016

    • Author(s)
      柴田大輔
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-14
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      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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