Clarification of electronic structure in molecular conductors by ultrahigh efficient laser ARPES

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H04015
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: KISS TAKAYUKI 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20391930)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 光電子分光 / 分子性導体 / バンド構造 / 超伝導

Outline of Final Research Achievements

I have improved efficiency and cooling system of previously constructed 5 eV laser photoemission spectrometer to reveal the electronic structure of molecular conductor, especially quasi 2D organic superconductor, k-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2 and k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br using angle resolved photoemission spectroscopy.
Accordingly, I have succeeded to observe not only superconducting gaps and clear Fermi edge but also two band dispersion and Fermi surface owing to two ET molecular for the first time in the world. Here by, the research of electronic structure on molecular conductors shows remarkable progress.

Free Research Field

数物系科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来、分子性導体の電子状態の研究は大部分をバンド計算とド・ハース・ファン・アルフェン（シュブニコフ・ド・ハース）等磁気的な実験、および経験に頼っており、電子状態の決定に非常に重要である光電子分光による研究は全くと言ってよい程進んでおらず、分子性導体における電子状態と物性の関連についての研究は十分ではなかった。
本研究において超伝導を示す分子性導体において世界で初めてバンド分散やフェルミ面を得ることに成功し、従来のバンド計算では与えられなかったエネルギースケールや計算とのずれについて具体的な情報を得ることに成功した。
これは分子性導体の電子状態設計に大きな指針を与え、物質開発に大きく貢献する。