Electronic states near the band-width control Mott transition investigated by spectroscopic-imaging scanning tunneling microscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01855
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Hanaguri Tetsuo 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (40251326)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 走査型トンネル顕微鏡 / 分光イメージング / Mott絶縁体 / バンド幅制御 / フォノン

Outline of Final Research Achievements

Spectroscopic-imaging scanning tunneling microscopy (SI-STM) has been mostly applied to cuprate superconductors, and other strongly correlated systems have remained unexplored. We applied SI-STM to band-width-controlled Mott insulators 1T-TaS2 and NiS2. Although the origin of the insulating behavior in 1T-TaS2 was controversial, we clearly showed that the strong correlation is the driver of the insulating behavior. We also discovered a novel bound state coupled with phonon just below the upper Hubbard band. As for NiS2, we revealed that the step edges exhibit metallic behavior.

Free Research Field

低温物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強相関電子系は、高温超伝導現象をはじめとする非自明な物性創発の舞台であり、その背景となる電子状態の実験的解明は重要な学術的意義を持つ。本研究で、論争となっていた1T-TaS2の絶縁性の起源に関する電子相関の役割が明確になったことにより、本物質を舞台とする創発現象発現の期待が高まったといえる。フォノンと結合した新奇束縛状態は、このような強相関系に特徴的なダブロン様の励起と考えられ、今後のより詳しい研究の対象として興味深い。NiS2における金属的エッジ状態も、トポロジカル物性等、他分野との関連からも重要な発見であると考えている。