高圧STMで探る分子性導体の多様な電子相

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 21110501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 市村 晃一 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50261277)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2010: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / トンネル分光 / 分子性固体 / 強相関電子系 / 低温物性 / 圧力効果

Research Abstract

本研究は、高圧力下で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、分子性導体の新しい基底状態を調べることを目的とした。分子性導体α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4の密度波状態を対象として研究を行い、密度波の共存・混合状態という新規基底状態が実現していることが明らかになった。
1.高圧STMの整備
STM専用高圧セル内に、小型シェアピエゾによる粗動用アクチュエーターおよびチューブスキャナーなどからなるSTMヘッドを組み込み、常圧下でのSTM動作を確認した。ヘリウムガス圧発生装置により加圧した。
2.分子性導体の単結晶試料作成と評価
分子性導体α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4の単結晶試料を電解法を用いて作成した。原料試薬を再結晶精製することにより良質の単結晶が得られた。単結晶試料の結晶構造はX線回折により確かめられた。
3.α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4の新規基底状態
α-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4単結晶試料の常圧下での磁気的特性を詳細に調べた。SQUID磁束計を用いて、微量試料での磁化率の温度依存を精密に測定した。その結果、密度波転移に伴う磁化率異常を新たに観測できた。本質的な磁化率は密度波転移温度の8K以下で緩やかに増加することがわかった。また、4KでのSTM測定から、不整合電荷密度波と整合と思われる電荷変調が観測された。これらの結果を受け、CDWとSDWの共存・混合状態という新しい基底状態のモデルを提唱した。この系では、CDWをもたらす電子格子相互作用とSDWをもたらすオンサイトクーロン相互作用が同程度であることから、CDWとSDWの共存・混合状態という新規基底状態が実現しているものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Electron Tunneling Using STM/STS on Iron-Based Oxypnictides (2010)
  • Author(s): Y.Kawashima, et al
  • Journal Title: Physica C Volume: 488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dielectric Constant in the Incommensurate SDW Phase of (TMTTF)_2Br (2010)
  • Author(s): N.Matsunaga, et al
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic Pressure Effects on the Charge Order Transition of (TMTTF)_2X (2010)
  • Author(s): M.Nagasawa, et al
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of Chirality of Charge-Density-Waves in TiSe_2 by Using STM (2010)
  • Author(s): J.Ishioka, et al
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parity-Violating Current-Voltage Curves in a Single Domain of Sr_2RuO_4 Superconductors (2010)
  • Author(s): H.Nobukane, et al
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of New Vortex State in TaSe_3 Topological Ring Crystals (2010)
  • Author(s): G.Kumagai, et al
  • Journal Title: Physica B Volume: 405
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topological Effects of the Superconducting Vortex State in a TaSe_3 Ring Crystal : Observation of Magnetic Torque Oscillations (2010)
  • Author(s): G.Kumagai, et al
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chiral Charge-Density Waves (2010)
  • Author(s): J.Ishioka, et al
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron Tunneling Using STM/STS on Iron-Based Oxypnictides (2010)
  • Author(s): Y.Kawashima, et al.
  • Journal Title: Physica C Online(掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] STM Study on the Charge Order Phase of θ-(BEDT-TTF)_2RbZn(SCN)_4 (2009)
  • Author(s): K.Ichimura, et al.
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 570-572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic Superconductivity in β-(BDA-TTP)_2SbF_6 : STM Spectroscopy (2009)
  • Author(s): K.Nomura, et al.
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 562-564
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Commensurate-Incommensurate Transition of Charge Density Waves in o-TaS_3 (2009)
  • Author(s): K.Inagaki, et al.
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 396-398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific Heat in Quai-One-Dimensional Conductors K_<0.3>MoO_3 and(TMTTF)_2AsF_6 (2009)
  • Author(s): M.Nagasawa, et al.
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 392-395
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hall Effect in the SDW Phase of Quasi-One-Dimensional Organic Conductor(TMTTF)_2Br (2009)
  • Author(s): N.Matsunaga, et al.
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 389-391
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synchrotron X-ray Study of Charge Density Waves in o-TaS_3 (2009)
  • Author(s): K.Inagaki, et al.
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cylinder Vortex of Superconductor in TaSe_3 Topological Ring Crystals (2009)
  • Author(s): G.Kumagai, et al.
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parity Violation in a Single Domain of Spin-Triplet Sr_2RuO_4 Superconductors (2009)
  • Author(s): H.Nobukane, et al.
  • Journal Title: Solid State Communications 149 Pages: 1212-1215
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 部分重水素置換κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Brの超伝導ギャップ3:STM分光 (2011)
  • Author(s): 岡雄基, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] FeTeの電子状態:STM/STS (2011)
  • Author(s): 河島佑樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4における混合密度波状態II (2011)
  • Author(s): 上遠野一広, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] FeTeの電子状態:STM/STS (2011)
  • Author(s): 河島佑樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟市)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4における混合密度波状態 (2011)
  • Author(s): 上遠野一広, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟市)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 部分重水素置換κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Brの超伝導ギャップ2:STM分光 (2011)
  • Author(s): 岡雄基, 他
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟市)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Chirality in Charge-Density-Waves : STM Measurement and Optical Polarimetry on 1T-TiSe_2 (2010)
  • Author(s): J.Ishioka, et al
  • Organizer: The International Conference on Conducting Materials 2010 (ICoCoM 2010)
  • Place of Presentation: El Mouradi Palace Hotel, Port el Kantaoui,チュニジア
  • Year and Date: 2010-11-04
• [Presentation] STM/STS Study of FeTe (2010)
  • Author(s): Y.Kawashima, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-08
• [Presentation] Density Wave State in α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4 Probed by STM/STS (2010)
  • Author(s): K.Katono, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-08
• [Presentation] Chirality in Charge-Density Waves (2010)
  • Author(s): J.Ishioka, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] Critical Sheet Resistance Observed in Quasi-Two-Dimensional Fe_xTa_<1-x>Se_2 (2010)
  • Author(s): T.Matsumoto, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] Hydrostatic Pressure and Uniaxial Strain Effect for (TMTTF)_2X (2010)
  • Author(s): M.Nagasawa, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] Anisotropic Superconductivity in β-(BDA-TTP)_2AsF_6 : STM Spectroscopy (2010)
  • Author(s): K.Nomura, et al
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2010)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都市)
  • Year and Date: 2010-07-05
• [Presentation] β-(BDA-TTP)_2AsF_6のSTM分光 (2010)
  • Author(s): 白井望, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 電荷密度波カイラリティの発見:1T-TiSe_2におけるSTM・光学測定による面内異方CDWの観測 (2010)
  • Author(s): 石岡準也, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] TaSe_3単結晶の超伝導におけるトポロジカル効果 (2010)
  • Author(s): 熊谷元気, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 階層構造超伝導ネットワークにおけるボルテックス配置の双対性の破れ (2010)
  • Author(s): 土屋聡, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 擬1次元有機導体(TMTTF)_2SbF_6に対する異方的圧力効果 (2010)
  • Author(s): 長澤光晴, 他
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 擬一次元有機導体(TMTTF)_2Xのスピン密度波相における誘電率 (2009)
  • Author(s): 宮澤雅臣, 他
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] 擬一次元有機導体(TMTTF)_2AsF_6の^<13>C-NMR (2009)
  • Author(s): 松永悟明, 他
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-27
• [Presentation] 鉄系超伝導体のSTM/STS (2009)
  • Author(s): 河島佑樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 単一ドメインSr_2RuO_4におけるパリティ破れの発見 (2009)
  • Author(s): 延兼啓純, 他
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Non-Linear Conductivity and Dielectric Constant in the Incommensurate SDW Phase of(TMTTF)_2X (2009)
  • Author(s): 松永悟明, et al.
  • Organizer: 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Parity Violating Current-Voltage Curves in a Single Domain of Sr_2RuO_4 Superconductors (2009)
  • Author(s): 延兼啓純, et al.
  • Organizer: 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Discovery of New Vortex State in TaSe_3 Topological Ring Crystals (2009)
  • Author(s): 熊谷元気, et al.
  • Organizer: 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Evidence of Chiral Charge-Density-Waves in TiSe_2 by Using STM and Optical Ellipsometry (2009)
  • Author(s): 石岡準也, et al.
  • Organizer: 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ)
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] Anisotropic Pressure Effects on the Charge Order Transition of(TMTTF)_2X (2009)
  • Author(s): 長澤光晴, et al.
  • Organizer: 8th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets(ISCOM2009)
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ)
  • Year and Date: 2009-09-13
• [Presentation] Electron Tunneling Using STM/STS on Iron-Based Oxypnictides (2009)
  • Author(s): 河島佑樹, et al.
  • Organizer: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M^2S-IX)
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル(東京)
  • Year and Date: 2009-09-09