特異な価数をもつBEDT-TTF塩の電子状態と物性制御

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16038215
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 伊東 裕 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10260374)
• Keywords: π-d系 / BEDT-TTF塩 / 価数状態 / ホール係数 / 電子スピン共鳴 / 電界効果トランジスタ / 電場誘起キャリア

Research Abstract

近年、伝導性と磁性が絡んだ新しい機能の発現を目指して、遷移金属を陰イオンに含むπ-d系電荷移動錯体が盛んに研究されている。本研究では、拡散法で作成した(BEDT-TTF)Cu_2Br_4をはじめとするBEDT-TTFの価数状態が+2価となる一連の物質を取上げ、電子状態の詳細な解明を進める。BEDT-TTFが+2価となる場合、BEDT-TTFの最高被占有軌道から作られるバンドの電子が奪われ閉核構造となり本来ならば絶縁体となるはずであるが、この物質系では10^<-2>S/cmとかなり高い電気伝導度を示す。この物質におけるキャリアの起源を解明するため、ホール係数測定、電子スピン共鳴(ESR)測定により研究を進めた。
ホール係数測定の結果、低温でのESRスピン密度に対応する電子的なキャリア密度が得られ、キャリア密度は温度と共に熱活性的に上昇する傾向を示した。またESR信号は、低温では2本にはっきりわかれているが100K以上から微細構造が平均化され1本になり、運動するスピンによってならされる挙動を示した。以上の実験事実から、低温で局在したキャリアが100K以上の高温で伝導バンドに励起されて伝導に寄与することが明らかになった。
さらに、最近合成されたDMET塩(DMET)_4(MCl_4)(TCE)_2(M=Mn, Co, Cu)について、電気伝導の測定を行い、低温で金属絶縁体転移を見出した。さらにポリアルキルチオフェンにおいて成功した電界効果トランジスタによる電場誘起キャリア制御をTTCn-TTF分子薄膜に適応し、アルキル鎖長の変化によるキャリア移動度の向上を見出した。

Research Products

• [Journal Article] Charge Carriers in the Divalent Conductor (BEDT-TTF)Cu_2Br_4 (2005)
  • Author(s): H.Ito, Y.Yokochi, H.Tanaka, S.Kuroda, R.Kanehama, M.Umemiya, H.Miyasaka, K-I.Sugiura, M.Yamashita, H.Tajima, J.Yamaura
  • Journal Title: Phys.Rev.B 71 Pages: 085202-1-085202-7
• [Journal Article] Electrical Conduction in Divalent BEDT-TTF Salts (2005)
  • Author(s): H.Ito, Y.Yokochi, H.Tanaka, S.Kuroda, R.Kanehama, M.Umemiya, H.Miyasaka, K.-i.Sugiura, M.Yamashita
  • Journal Title: Synthetic Metals (印刷中)
• [Journal Article] Electrical Conduction of BEDO-TTF-Arachidic-Acid Langmuir-Blodgett Films (2005)
  • Author(s): H.Ito, H.Tamura, S.Kuroda, H.Yamochi
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A (印刷中)
• [Journal Article] Electron spin resonance observations of field-induced polarons in regioregular poly(3-octylthiophene) metal-insulator-semiconductor diode structures (2004)
  • Author(s): K.Marumoto, Y.Muramatsu, S.Ukai, H.Ito, S.Kuroda
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 73 Pages: 1673-1676
• [Journal Article] Mobility of Charge Carriers in Regioregular Poly(3-hexylthiophene) Induced by Field Effect Transistor with Al_2O_3 as Gate Insulator (2004)
  • Author(s): S.Ukai, H.Ito, S.Kuroda
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys 43 Pages: 366-371
• [Journal Article] New organic conductor (DMET)_2CuCl_2 : synthesis, structure and physical properties (2004)
  • Author(s): M.Umemiya, H.Miyasaka, K.-i.Sugiura, M.Yamashita, H.Nishikawa, K.Kikuchi, I.Ikemoto, Y.Yokochi, H.Ito, S.Kuroda
  • Journal Title: Journal de Physique IV France 114 Pages: 589-590