2010 Fiscal Year Annual Research Report
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10F00331
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 隆 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ANG Ran 東北大学, 大学院・理学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 光電子分光 / 遷移金属化合物 / 新機能物質 / 高温超伝導 / 鉄系超伝導体 |
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| Research Abstract |
表面準備の方法が確立していない、もしくは表面状態自体に問題があり、これまで角度分解光電子分光による電子構造研究が困難であった層状3d遷移金属化合物について、光電子分光装置と直結した作成真空槽insituで試料を育成するために、パルスレーザー薄膜作成装置の立ち上げを行った。この装置を用い、ハーフメタル強磁性や金属絶縁体転移等の特異物性を示すマンガン酸化物の単結晶薄膜の作成を行った。AFMで構造を評価した結果、原子レベルにまで平坦化した結晶表面状態が得られている事が分かった。更に物性測定により、薄膜試料が報告されているバルク試料と同様の物性を示す事が分かった。育成に用いた基板の絶縁性により、光電子分光実験の際に試料がチャージアップするという問題があったが、薄膜試料の電気コンタクトを改良した結果、角度分解光電子分光により明確なフェルミ面を得る事ができた。
装置開発や試料育成と並行して、超伝導とCDWの共存/競合が議論されている層状遷移金属カルコゲナイド物質2H-TaS_2にNiをドープした試料ついて、高分解能角度分解光電子分光実験を行った。その結果、バンド構造とフェルミ面を明確に観測し、そのNiドープ依存性の決定に成功した。T_<CDW>=78KのCDW転移を示す母物質2H-TaS_2においては、Γ点に2枚のホール面、K点に2枚の電子面を観測した。これらのフェルミ面はNiをドープしたNi_<0.04>TaS_2およびNi_<0.08>TaS_2において増大するが、CDWの起源の一つとされているsaddle型のバンド構造に大きな変化は見出されなかった。2H-TaS_2にNiをわずかにドープしたNi_xTaS_2ではT_<CDW>は急激に減少してCDW秩序が消失することから、2H-TaS_2のCDW転移は、saddle型のバンド構造によるパイエルス不安定性が起源ではないと結論した。また、超伝導を発現するNi_<0.04>TaS_2(T_c～4K)と、発現しないNi_<0.08>TaS_2(T_c～0K)において、その違いを特徴付けるような明確な電子構造が観測されなかったことから、この物質の超伝導機構に迫るには、より高分解能の測定が必要になることが分かった。
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