2016 Fiscal Year Research-status Report
電気二重層トランジスタを用いた有機強相関電子系の電子物性制御
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15K17714
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
川椙 義高 国立研究開発法人理化学研究所, 加藤分子物性研究室, 研究員 (40590964)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子性導体 / キャリアドーピング / モット絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では有機強相関電子系を用いて電気二重層トランジスタ(EDLT)を作製し、同一試料におけるキャリアドーピングの効果(特に、モット転移や超伝導転移に関する効果)を調べることを目的としている。
本年度は、昨年度までに作製に成功した有機モット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]ClのEDLTにおけるホール効果および熱電効果を測定した。それらの結果と共同研究によるシミュレーション結果から、電子をドープしたときと正孔をドープしたときでキャリアドーピングの効果が大きく異なっていることがわかった。前者ではドーピングによって電子間相互作用の影響が比較的弱い金属状態が現れるのに対して、後者では波数空間上の一部に擬ギャップが開く。この擬ギャップは銅酸化物高温超伝導体の不足ドープ領域に現れるものと同様、van Hove特異点の原因となるバンドの鞍点の近くで開いていると考えられる。このことから有機モット絶縁体にはバンド構造に起因した本質的なドーピング非対称性が存在することが示唆される。この物質は圧力制御によって超伝導体になるため、平成２９年度は基板曲げひずみによる圧力制御を併用して超伝導を観測し、今回発見したドーピング非対称性と超伝導の関係を調べる。また、熱電効果測定の結果からは、正孔をドープした状態(擬ギャップが開いている状態)では電子をドープした状態やドーピングを行わない状態と比べて出力因子(ゼーベック係数の二乗と電気伝導率の積)が１桁以上大きいことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実施計画に挙げた２種類の物質のうち、有機モット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Clについては、モット絶縁体の同一試料におけるドーピング非対称性の観測など、有機強相関電子系の利点を活かした研究成果が得られた。また、超伝導に関するドーピング効果についても測定の準備が整い、当初の計画以上に進展していると言える。
一方で、もうひとつの対象物質であるスピン液体候補物質EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2については上記の物質と比べて観測される電界効果が小さいため、実験条件の改善が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
有機モット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Clについて、基板曲げひずみによる圧力制御を併用して超伝導の観測を行い、超伝導とドーピング非対称性の関係を明らかにする。もうひとつの対象物質であるスピン液体候補物質EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2に対しては、より多様なイオン液体や合成方法を試み金属伝導の観測を目指す。
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| Causes of Carryover |
消耗品費が研究の進捗状況に応じて変動するため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究の進捗状況に応じて、試薬や導電性ペーストなどの消耗品や解析用ソフトウェアなどに使用する予定である。
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| Remarks |
理化学研究所プレスリリース
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Research Products
(8 results)
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[Presentation] Asymmetric Reconstruction of Fermi Surface in a Gate-Tuned Organic Mott Insulator2016
Author(s)
Y. Kawasugi, K. Seki, Y. Edagawa, Y. Sato, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto, and R. Kato
Organizer
Gordon Research Conference: Conductivity & Magnetism in Molecular Materials
Place of Presentation
South Hadley, MA, USA
Year and Date
2016-08-14 – 2016-08-19
Int'l Joint Research
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