2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of electron-band filling and pi-d electron interaction due to randomness in strongly correlated pi-electron systems
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16K05430
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
井口 敏 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50431789)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電荷秩序 / 金属絶縁体転移 / バンドフィリング / πーd電子間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は強相関有機分子性導体α''-(BEDT-TTF)2RbCo(SCN)4(以下、α''-RbCoとする)で観測された特徴的な磁気誘電応答の理解、電子相関における乱れの影響、電荷とスピン間の相互作用、d電子スピンとπ電子との相互作用、それらによる新しい物性現象の探索、解明を目指している。
この物質はRbイオンの組成ずれのためにBEDT-TTF分子バンドの電子フィリングが変化し0.1/BEDT-TTFの電子ドーピングが起こると予想されるため、従来から研究が進んでいるθ相の電荷秩序とは異なる相転移を起こしている可能性もあった。そこで、まず、θ-(BEDT-TTF)2MM’(SCN)4の電荷秩序および電荷ガラス状態に関して研究を進めた。また同時に、α''-RbCoの光学特性を詳細に調べ、100Kの金属ー絶縁体転移の起源が電荷秩序であることを明らかにすることができた。低温でのBEDT-TTF分子価数の平均値は組成からの期待値とよく一致していることが分かった。
また、この物質は電荷秩序相において磁気誘電率に異常が起こる。磁化の測定結果と合わせると、この異常の起源は、まず外部磁場によってCoスピンが配向し、πーd電子間相互作用によってπ電子スピンのフリップが起こり、最後にπ電子のスピンー電荷自由度の結合によって誘電応答に作用しているということが分かった。
一方、α''型に類似しているθ型のいくつかの物質系とα''-RbCoのホール効果、磁気抵抗などを比較することで、α''-RbCoのホール効果だけが特異的な温度変化をしていることを確認した。
さらに、α''-RbCoの圧力効果を測定し、金属ー絶縁体転移が消失し、半導体的な状態に転移することを発見した。この転移はこの系のバンドフィリングを踏まえると非自明な電子相であり、BEDT-TTF分子価数変化などを通じて今後調査予定である。
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