低次元強相関分子性絶縁体へのキャリアードーピングの試みと新しい電子物性の探索

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440145
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 鹿野田 一司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20194946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永長 直人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406) ; 河本 充司 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60251691) ; 中澤 康浩 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60222163)
• Keywords: 分子性固体 / 金属-絶縁体転移 / 電子相関 / 有機超伝導体 / モット絶縁体 / キャリアードーピング / ウィグナー結晶 / NMR

Research Abstract

強相関分子性絶縁体にキャリアーをドープする試みを以下の2つの系について行い、その電子状態を調べた結果、以下の成果を得た。
k-(BEDT-TTF)_4X系
モット絶縁体へのキャリアードープ系であるX=Hg_<2.89>Br_8とX=Hg_<2.78>Cl_8の大型単結晶育成の試みを前年に引き続き行った。電解の温度を約40度と高温に保つことにより、前年に比べて大型の単結晶を得ることに成功した。多型物質が同時に得られることが多いが、大型結晶がねらい通りの物質であることを、電気抵抗測定と磁化率測定から確認した。ただし、電気抵抗は温度変化に対してジャンプが多く、測定法に改善の余地がある。X=Hg_<2.78>Cl_8について、室温から2Kまでの温度範囲で^<13>C-NMRの実験を行った。ナイトシフトと緩和率の振るまいから、反強磁性短距離秩序が低温に向かって成長していくが、少なくとも2Kまでは3次元に秩序化しないことが明らか、になった。これは、キャリアーがドープされることにより、金属状態が安定化され反強磁性秩序化が押さえられていると見なすことができる。
(DCNQI)_2M系
(DI-DCNQ)_2Agは電荷秩序を形成した絶縁体である。このAgサイトを部分的にCuに置換した系M=Ag_<1-x>Cu_xの電気抵抗を測定した結果、xの増加と共に、まず電荷ギャップが減少しx=0.4でギャップはゼロとなる。しかし、x=0.4から0.6までは可変領域ホッピング型の絶縁体となり、x>0.6で始めて金属状態となった。すなわち、Cu置換により電荷秩序相からアンダーソン局在相を経て金属相になることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Y. Nakazawa: "Thermodynamic investigation of the electronic states of the deuterated …・"Physical Review B. 60. 4263-4267 (1999)
• [Publications] K. Kanoda: "Charge ordering in organic conductors"J. de Physique IV. 9. Pr10-353-355 (1999)
• [Publications] H. Taniguchi: "Metal-insulator transition in partially deuterated K-(BEDT-TTF)_2 …・"Synthetic Metals. 103. 1967-1968 (1999)
• [Publications] K. Hiraki: "Variation of electronic phases in (R^1,R^2,-DCNQI)_2Ag ; …"Synthetic Metals. 103. 2090-2091 (1999)
• [Publications] K. Kanoda: "Two types of charge ordering in DCNQI-Metal complexes …"Synthetic Metals. 103. 1825-1826 (1999)
• [Publications] K. Miyagawa: "π-d orbital hybridization in the metallic state of …"Physical Review B. 60. 14847-14851 (1999)