希土類化合物における金属絶縁体転移の電場制御

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102711
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 岡崎 竜二 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50599602)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2012: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2011: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 重い電子系 / 希土類化合物 / 電場効果 / スクッテルダイト / 金属絶縁体転移

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、金属絶縁体転移を示す希土類化合物に対して、電流及び電圧をパラメータとして電子状態を制御し、それらの物質群における低温秩序相の電場に対する応答と金属絶縁体転移の起源を明らかにすることです。
前年度は、パルス電圧を用いた低温非線形測定装置の開発を行いました。今年度は、その開発した非線形伝導装置を用いることで希土類化合物SmSの低温での非線形伝導の観測に成功しました。50K以下の低温領域で、電流を関数として電気抵抗の計測を行ったところ、電流の増加に対し、有意な電気抵抗の現象が観測されました。本物質は圧力下において、バンドギャップが減少し、エキシトンの束縛エネルギーよりも小さくなる圧力においてエキシトン絶縁相になることが、圧力下での光学伝導度計測から指摘されています。そのようなエキシトン不安定性をもつ半導体の非線形伝導計測の例はこれまでになされておらず、本研究において初めてその非線形性が明らかになったと言えます。さらに、本物質は、オームの法則から外れた非線形伝導のみならず、直流電場下で電流が交流発振を示すという直流交流変換を示すことを明らかにしました。これは明らかな非熱効果であり、本質的な電場効果であるといえます。一方、このような非線形伝導や交流発振現象は、非線形伝導を示す分子性導体や酸化物などでも発見されており、これら強相関電子系に共通のメカニズムの存在が示唆されます。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Atomic layer deposition of Al-doped ZnO thin films (2013)
  • Author(s): T. Tynell, H. Yamauchi, M. Karppinen, R. Okazaki, and I. Terasaki
  • Journal Title: J. Vac. Sci. Technol. A Volume: 31 Issue: 1
  • DOI: 10.1116/1.4757764
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron doping of ALD-grown ZnO thin films through Al and P substitutions (2013)
  • Author(s): T. Tynell, R. Okazaki, I. Terasaki, H. Yamauchi, M. Karppinen
  • Journal Title: J. Mater. Sci. Volume: 48 Issue: 7 Pages: 2806-2806
  • DOI: 10.1007/s10853-012-6942-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dielectric anomaly in the quasi-one-dimensional frustrated spin-1/2 system Rb2(Cu1-xMx)2Mo3O12 (M = Ni and Zn) (2013)
  • Author(s): Y. Yasui, Y. Yanagisawa, R. Okazaki, and I. Terasaki
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 87 Pages: 054411-054411
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic field induced ferroelectric transition of quasi one-dimensional frustrated quantum spin chain system Rb2Cu2Mo3O12 (2013)
  • Author(s): Y. Yasui, Y. Yanagisawa, R. Okazaki, I. Terasaki, Y. Yamaguchi, and T. Kimura
  • Journal Title: J. Appl. Phys. Volume: 113 Issue: 17
  • DOI: 10.1063/1.4795844
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ga3+ substitution effects in the weak ferromagnetic oxide LaCo0.8Rh0.2O3 (2012)
  • Author(s): S. Asai, N. Furuta, R. Okazaki, Y. Yasui, I. Terasaki
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Issue: 1 Pages: 14421-14421
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.014421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controllable chirality-induced geometrical Hall effect in a frustrated highly correlated metal (2012)
  • Author(s): B.G. Ueland, C.F. Miclea, Y. Kato, O. Ayala, Valenzuela, R.D. McDonald, R. Okazaki, et al.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1067-1067
  • DOI: 10.1038/ncomms2075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-temperature thermoelectric properties of the double-perovskite ruthenium oxide (Sr1-xLax)2ErRuO6 (2012)
  • Author(s): R. Takahashi
  • Journal Title: J. Appl. Phys. Volume: 112 Issue: 7 Pages: 73714-73714
  • DOI: 10.1063/1.4757632
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-Seebeck Effect in ZnO (2012)
  • Author(s): R. Okazaki, A. Horikawa, Y. Yasui, I. Terasaki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn Volume: 81 Issue: 11 Pages: 114722-114722
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.114722
  • NAID: 40019484718
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical study of the electronic structure and correlation effects in K0. 49RhO2 (2011)
  • Author(s): R. Okazaki, Y. Nishina, Y. Yasui, S. Shibasaki, and I. Terasaki
  • Journal Title: Phys. Rev Volume: 84 Issue: 7 Pages: 4-4
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.075110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-temperature magnetotransport of the narrow-gap semiconductor FeSb_2 (2011)
  • Author(s): H.Takahashi, R.Okazaki, et al
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 84 Issue: 20 Pages: 205215-205215
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.205215
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 希土類化合物における金属絶縁体転移の電場制御 (2013)
  • Author(s): 岡崎竜二
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第4回全体研究 会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2013-01-12
• [Presentation] モット絶縁体 Ca2RuO4における非線形輸送現象 (2013)
  • Author(s): 岡崎竜二
  • Organizer: IGER Seminar「強相関電子系の非線形伝導」
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Novel dimer-Mott to charge-order transition in a quarter-filled organic system (2012)
  • Author(s): R. Okazaki, Y. Ikemoto, T. Moriwaki, T. Shikama, K. Takahashi, H. Mori,H. Nakaya, T. Sasaki, Y. Yasui, I. Terasaki
  • Organizer: International Symposium on Molecular Degree of Freedom (MDF2012)
  • Place of Presentation: miyazaki
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] Photo-Seebeck Effect in Oxide Materials (2012)
  • Author(s): R. Okazaki, A. Horikawa, Y. Yasui, and I. Terasaki
  • Organizer: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • Place of Presentation: yokohama
  • Year and Date: 2012-09-23
• [Presentation] 電荷秩序有機物β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6の赤外イメージング分光 (2012)
  • Author(s): 岡崎竜二,仁科靖生,堀川絢加,森岡稔雅,浅井 晋一郎,安井幸夫,寺崎一郎,池本夕佳,森脇太 郎,四竈格久,高橋一志,森初果
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Voltage oscillation in the charge-order insulator beta-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6 (2012)
  • Author(s): R. Okazaki, T. Morioka, Y. Yasui, I. Terasaki, T. Shikama, K. Takahashi and H. Mori
  • Organizer: 31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS2012)
  • Place of Presentation: zurich
  • Year and Date: 2012-07-29
• [Presentation] β-(meso-DMBEDT-TTF)2PF6におけるダイマーモット相と電荷秩序相の競合 (2012)
  • Author(s): 岡崎竜二, ら
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Mott絶縁体Ca2RuO4の非線形電気伝導とギャップの電流依存性 (2012)
  • Author(s): 仁科靖生, ら
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Search for Photo-Seebeck Effect (2012)
  • Author(s): R.Okazaki, et al
  • Organizer: Japan-Finland March Meeting for the future in thermoelectrics
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-03-14
• [Presentation] Nonlinear conduction phenomena in the Mott insulator Ca2RuO4 (2012)
  • Author(s): R.Okazaki, et al
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: ボストン
  • Year and Date: 2012-02-28
• [Presentation] ompetition between Charge-Order and Dimer-Mott Insulators in a Quarter-Filled Organic System (2012)
  • Author(s): R. Okazaki, Y. Yasui, Y. Ikemoto, T. Moriwaki, T. Shikama, K. Takahashi, H. Mori, H. Nakaya, T. Sasaki, and I. Terasaki
  • Organizer: Electronic States and Phases Induced by Electric or Optical Impacts
  • Place of Presentation: orsay
  • Invited
• [Presentation] La4BaCu5O13の輸送特性と電子状態 (2011)
  • Author(s): 岡崎竜二, ら
  • Organizer: 「高温電子伝導性材料の探索」名大-産総研研究講演会
  • Place of Presentation: 産総研中部センター
  • Year and Date: 2011-12-22
• [Presentation] モット絶縁体Ca2RuO4の非線形伝導 (2011)
  • Author(s): 岡崎竜二, ら
  • Organizer: 第5回物性科学領域横断研究会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2011-11-20
• [Presentation] A Search for Photothermoelectric Materials (2011)
  • Author(s): R.Okazaki, et al
  • Organizer: JSPS-CNRS joint seminar
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-11-10
• [Presentation] モット絶縁体Ca2RuO4の赤外顕微分光 (2011)
  • Author(s): 岡崎竜二, ら
  • Organizer: 新学術領域研究「分子自由度が拓く新物質科学」A04班会議
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-10-12
• [Presentation] Mott絶縁体Ca2RuO4における非線形伝導 (2011)
  • Author(s): 仁科靖生, ら
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Current-induced Mott transition in Ca2RuO4 (2011)
  • Author(s): R.Okazaki, et al
  • Organizer: Strongly Correlated Electron Conference (SCES)
  • Place of Presentation: ケンブリッジ
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] Current-induced Mott transition in Ca2RuO4 (2011)
  • Author(s): R.Okazaki, et al
  • Organizer: International Discussion Meeting on Thermoelectrics and Related Functional Materials
  • Place of Presentation: ヘルシンキ
  • Year and Date: 2011-06-15
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://vlab-nu.jp/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://vlad-nu.jp/index.html